Das Laserauge auf dem Paranal

Dieses Foto zeigt eines von vier baugleichen Teleskopen, die von der Europäischen Südsternwarte ESO in der chilenischen Atacama-Wüste betrieben werden. Jedes dieser Teleskope ist mit einem 8,2 Meter durchmessenden Spiegel bestückt. Zu Ehren der einheimischen Bevölkerung sind die vier großen Instrumente nach astronomischen Begriffen in der Mapuche-Sprache benannt. Das Teleskop auf dem Foto heißt Yepun (Venus).

Das Bild zeigt eindrucksvoll den Laser, mit dem das Teleskop Yepun ausgestattet ist. Mit diesem Laser regen Astronomen Natrium-Atome hoch in der Atmosphäre zum Leuchten an. In neunzig Kilometern Höhe entsteht so ein künstlicher Stern. Das Licht dieses künstlichen Sterns wandert zurück zum Teleskop und wird dort von der sogenannten adaptive Optik analysiert. Auf diese Art und Weise können die Astronomen feststellen, wie beim Durchgang durch die Atmosphäre der Weg des Lichts verändert wurde. Der so ermittelte Einfluss der Atmosphäre auf das ankommende Licht wird dann durch ein Spiegelsystem korrigiert. Der künstliche Stern wabert nicht mehr hin und her, sondern bleibt ruhig an einem Ort. Das gilt dann auch für die astronomischen Objekte, die in Sichtlinie nebem dem künstlichen Stern stehen. Die Abbildung wird dank adaptiver Optik viel schärfer!

Dank dem Laser steht der adaptiven Optik auch dann ein "Stern" zur Verfügung, wenn es nebem dem eigentlich interessierenden Himmelsobjekt keinen hellen natürlichen Stern gibt. Das Natrium wird übrigens von den vielen Kleinkörpern und Staubpartikeln in die Atmosphäre eingetragen, die ständig unsere Erde treffen.

Von links unten nach rechts oben läuft quer durch das Bild das Band der Milchstraße, unsere Heimatgalaxie. Rechts unterhalb davon erkennen wir zwei diffuse Wölkchen. Das sind die beiden großen Begleitgalaxien unserer Milchstraße, die große und die kleine Magellan'sche Wolke. Der Anblick dieser beiden Galaxien bleibt leider den Bewohnern der Südhalbkugel vorbehalten. An unserem nördlichen Nachthimmel sind sie nie zu sehen.

Neben Yepun steht ein kleines Hilfsteleskop mit einem 1,8-Meter-Spiegel. Für die ESO ist es nur ein Hilfsteleskop, für einen Hobby-Astronomen ein unerfüllbarer Traum. Diese kleinen Hilfsteleskope können auf der Beobachtungsplattform an verschiedenen Stellen montiert werden und mit den großen Teleskopen interferometrisch zusammenarbeiten. Dabei beobachten das 8,2-Meter und das 1,8-Meter-Teleskop ein und dasselbe Himmelsobjekt. Das empfangene Licht beider Instrumente wird zusammengeführt. Durch diese Interferometrie erhält man ein Auflösungsvermögen, als hätte man ein Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser, der dem Abstand der beiden zusammengeschalteten Teleskope entspricht.

Credit: ESO/Y. Beletsky

Auf der Suche nach Leben

Diese Episode anlässlich des fünfzigjährigen Jubiläums der Europäischen Südsternwarte ESO ist der Suche nach Leben im Universum gewidmet.

Fünfzig neue Exoplaneten gefunden

Warum Chile?

Warum zieht es die europäischen Astronomen ausgerechnet in die Atacama Wüste Chiles? Dieses Video der europäischen Südsternwarte ESO klärt auf:

Fast 13 Milliarden Jahre altes Licht: Ein sehr weit entfernter Quasar

Dieses Video aus der ESOcast-Reihe gibt einen neuen Entfernungsrekord bekannt. Es geht um Quasare, das steht für Quasi-Stellare Objekte, also für Himmelskörper, die punktförmig wie Sterne aussehen, aber eben keine sind. Aufgrund ihrer hohen Rotverschiebung war den Astronomen schon 1963 klar, dass diese Objekte sehr weit entfernt sein müssen. Warum sie aber trotzdem hell wie Sterne sind, ist Gegenstand der Forschung. Quasare werden heute als Kerne aktiver Galaxien interpretiert, also als supermassereiche Schwarze Löcher von mehreren Millionen Sonnenmassen. Der von den Astronomen der Europäischen Südsternwarte ESO entdeckte Quasar kommt sogar auf zwei Milliarden Sonnenmassen. Die Prozesse, die sich um diese Galaxienkerne abspielen sind sehr energiereich. Die hohe Entfernung dieser Galaxien und die Expansion des Universums sorgen dafür, dass die energiereiche Strahlung zu längeren Wellenlängen verschoben wird (Rotverschiebung) - bis in den Infrarot- und Radiobereich.

Das alles und noch viel mehr erklärt dieses Video:



Mehr Informationen gibt es bei der ESO unter Entferntester Quasar entdeckt

Rekonstruktion einer Kollision: Abell 2744

Galaxien sind Ansammlungen von Milliarden Sternen. Auch unsere Sonne ist Teil einer Galaxie, die wir Milchstraße nennen. Die meisten Galaxien selbst sind aber keine einsamen Inseln in einem leeren Universum, ganz im Gegenteil: In Relation zu ihrer Ausdehnung stehen Galaxien viel näher zusammen, als beispielsweise Sterne. Galaxien bilden also Galaxienhaufen, Ansammlungen von Galaxien, die aneinander gravitativ gebunden sind. In dem englischsprachigen Video unten werden die Galaxienhaufen "Cluster" genannt. Ein Beispiel für solch eine Galaxienansammlung ist Abell 2744 ("Pandora's cluster"). Dieser Haufen ist nach neueren Untersuchungen aus der Kollision von vier kleineren Galaxienhaufen entstanden. Durch die Kombination von Beobachtungen mit optischen Teleskopen mit Beobachtungen im Röntgenbereich können die Astronomen nicht einfach nur die Galaxien sehen, sondern auch das heiße intergalaktische Gas und sogar die geheimnisvolle Dunkle Materie. Letztere kann nicht direkt beobachtet werden sondern verrät sich über den Gravitationslinseneffekt, also dadurch, dass sie mit ihrer Masse die Raumzeit krümmt und so das Licht weit entfernter Objekte beeinflusst. Dazu zeigt das Video eine tolle Animation. Das ist nicht unerheblich: 75% der Masse von Abell 2744 steckt in dieser Dunklen Materie! Das unterschiedliche Verhalten von heißem Gas, in Galaxien gebundener Materie und Dunkler Materie ermöglicht es Astronomen Rückschlüsse insbesondere auf die Eigenschaften letzterer zu ziehen.

Von der Allgäuer Volkssternwarte Ottobeuren zum Very Large Telescope

Die heutigen Großobservatorien stehen für Teleskope der 10m-Klasse und modernste Technik. Eine dieser Technologien ist der Laserleitstern oder auf Englisch Laser Guide Star (LGS). Mithilfe eines starken Lasers wird in knapp 90km Höhe die Erdatmosphäre zum Leuchten angeregt. Diesen künstlichen Stern können die Astronomen dann verwenden, um anhand der Verzerrungen seines Abbildes Turbulenzen und andere Störungen der Erdatmosphäre zu bestimmen und auszugleichen. Diese sogenannte Adaptive Optik sorgt dafür, daß man auch mit bodengebundenen Teleskopen dieselbe Abbildungsqualität (oder sogar besser!) wie das Hubble Space Telescope bekommt. Das ganze würde natürlich auch mit einem echten Stern funktionieren, aber häufig ist kein Stern, der hell genug für diese Prozedur ist, in dem Bildfeld, das man aufnehmen möchte.

Das Laserleutsternsystem von Yepun, einem der vier 8m-Teleskope des Very Large Telescope in Chile. Foto: G. Hüdepohl/ESO

Zumindest beim Very Large Telescope der ESO, den Keck-Teleskopen auf Hawaii und anderen Profiteleskopen sind Laserstrahlen, die aus den Kuppeln ragen, heutzutage keine Seltenheit mehr. Aber weil die Technik noch recht jung ist, ist sie auch noch nicht perfekt. Grund genug für die Europäische Südsternwarte, sie weiter zu verbessern und die neu entwickelten Systeme auch zu testen. Und zwar an der Allgäuer Volkssternwarte Ottobeuren, etwas über 100 Kilometer vom ESO-Hauptquartier in Garching entfernt und damit unter wesentlich dunklerem Himmel als in unmittelbarer Nähe der Großstadt München.

Der Prototyp des Wendelstein-Laserleitsternsystems der ESO in Aktion an der Allgäuer Volkssternwarte Ottobeuren. Foto: Timm Kasper

Gestern wurde das neue Laserleitsternsystem dort zum ersten Mal in Betrieb genommen. Den Sommer über wird man den gelben Laserstrahl aber noch mehrmals am Ottobeurener Himmel verfolgen können. Ein besonderes Auge darauf haben natürlich die beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure der ESO, die den künstlichen Stern mit dem 60cm-Teleskop der Sternwarte im Auge behalten um das System zu testen und noch weiter verbessern zu können, bevor es nach Abschluß der Testreihe zu seinem Bestimmungsort, dem Paranal-Observatorium in Chile, gebracht und dort installiert wird.

Das Verly Large Telescope ist jetzt noch larger

In der chilenischen Atacama-Wüste wurde der Gipfel des Berges Paranal geplättet, um vier 8,2-Meter-Teleskope aufzustellen - das Very Large Telescope (VLT). Die trockene Wüstenluft der Atacama und die relativ große Höhe des Gipfelplateaus von 2635 Meter bieten beste Bedingungen für die Großteleskope.

Den vier bewährten Instrumenten wurde nun ein fünftes zur Seite gestellt, das speziell für Himmelsdurchmusterungen gebaut wurde, also für Aufnahmen großer Himmelsareale. Das neue VLT Survey Telescope (VST)  hat einen Spiegeldurchmesser von 2,6 Metern. Daran hängt eine Kamera mit einem 268 Megapixel großem Bildsensor. Zum Vergleich: Meine Canon EOS 500 D hat gerade mal 15 Megapixel. Dieser große Sensor erlaubgt es ausgedehnte Objekte detailreich darzustellen. Die Dokumentation der ESOcast-Reihe zeigt dies sehr beeindruckend am Kugelsternhaufen Omega Centauri:

Milchstraßenpanorama über Paranal

Dieses schöne Bild der europäischen Südsternwarte ESO hat es verdient im Lichtecho gespiegelt zu werden.

Anklicken lohnt sich! Quelle: Yuri Beletsky/ESO

Das Panorama zeigt unsere Milchstraße, die sich bogenförmig über den Himmel ergießt. Die starke Krümmung entsteht durch den extremen Weitwinkel der Aufnahme. Man sieht links einen hellen "Stern", bei dem es sich allerdings um den Planeten Venus handelt. Venus ist hier Morgenstern, geht also kurz vor der Sonne auf. Die Venus markiert somit grob Osten. Oberhalb eines der Teleskope erkennen wir einen rötlichen Punkt. Das ist der untergehende Vollmond, der somit die westliche Richtung vorgibt. Diese beiden hellen Punkte liegen also etwa 180° auseinander. Die Bildmitte gibt den Blick Richtung Süden wieder.

Warum rötlicher Vollmond? Ganz einfach weil das Bild am 21.12.2010 aufgenommen wurde. Wir werden hier Zeuge einer totalen Mondfinsternis. Der Mond geht also im Erdschatten unter. Er sieht rötlich aus, weil die Erdatmosphäre den langwelligen Teil des Sonnenlichts in den Erdschatten streut und auf den Mond wirft. Kleiner ironischer Einschub: Der Mond steht auf dem Bild über dem Teleskop namens Kuyen, weiß auf Deutsch Mond heißt.

Auf Seiten von Venus ist auf der Aufnahme das Zodiakallicht zu sehen. Das ist Sonnenlicht, das an der Staubebene unseres Planetensystems gestreut wird. Die Form dieses "Lichtkeils" gibt also grob den Verlauf der Ekliptik wieder.

Das Band der Milchstraße stellt die Innenansicht unserer Heimtatgalaxie dar. Über 100 Milliarden Sterne, von denen die meisten in einer Ebene angeordnet sind - zusammen mit dem Gas und Staub, aus denen sie entstanden sind. Die dunklen Staubstrukturen sind bei solchen grandiosen Sichtbedingungen so auffallend, dass Kulturen der südlichen Hemisphäre ihnen Namen gaben, ähnlich wie wir es mit Sternbildern machen.

Zu sehen sind auch die beiden großen Begleitgalaxien unserer Milchstraße, die nach dem berühmten Seefahrer Magellansche Wolken genannt werden. Die große "Wolke" steht etwas links der Bildmitte, die kleine horizontnah darunter.

Das Bild wurde auf dem 2.600 Meter hohen Berg Paranal in der furztrockenen chilenischen Atacama-Wüste aufgenommen. Da stehen die vier 8,2-Meter-Teleskope des VLT (Very Large Teleskope = sehr großes Teleskop, nicht zu verwechseln mit dem extrem großen Teleskop E-ELT oder dem überwältigend großen Teleskop OWL). Die moderne astronomische Einrichtung auf dem Paranal wird von der multinationalen Organisation Europäische Südsternwarte ESO betrieben.

Ein Planet spielt verstecken

Erinnert sich noch jemand an den Planeten um β Pictoris, den man vor inzwischen gut eineinhalb Jahren mit dem Very Large Telescope entdeckt hatte? Damals war man sich ja noch nicht ganz sicher, ob es sich wirklich um einen Planeten handelte oder ob man da nicht doch nur einen harmlosen Hintergrundstern mit abgelichtet hatte.

Inzwischen ist man sich aber sicher. Man hat nämlich verfolgen können wie der Planet dem Stern immer näher und näher gekommen ist und schließlich nicht mehr von ihm zu trennen war, bis er dann schließlich auf der anderen Seite wieder aufgetaucht ist. Gewisse Unsicherheiten in den Bahndaten von β Pictoris b bleiben nach wie vor, aber fest steht: Das β Pictoris System ist ein ziemlich spannendes Kapitel bei der Erforschung extrasolarer Planeten. Denn β Pic ist noch ziemlich jung und nach wie vor von einer Staubscheibe umgeben in der sich weitere Planeten bilden können. In der Scheibe steckt der Planet, ein ziemlicher Brocken mit etwa neun Jupitermassen. Aber immerhin, seine Umlaufbahn entspricht in etwa der des Saturn. Wir sehen also einen Stern und seinen großen Gasriesen und drum herum noch jede Menge Material für erdähnliche Planeten, die sich dort bilden können. Sonnensystementstehung live sozusagen.

Scheibe und Planet, jeweils rechts und links von β Pic. Der Stern selbt ist in dieser koronographishen Aufnahme ausgeblendet. Image Credit: A.-M. Lagrange/ESO.

Die Astronomen werden β Pic und seinen Planeten jedenfalls gut im Auge behalten, seine Bahn im Laufe der nächsten Jahre genauestens vermessen und sich mit allem, was ihnen an großen Teleskopen und passenden Instrumenten zur Verfügung steht und in naher Zukunft zur Verfügung stehen wird, daran machen, das Duo unter die Lupe zu nehmen. Schwierig ist das allemal. Es stecken allerlei Tricks der Bildbearbeitung dahinter, den Planeten überhaupt aus dem hellen Sternlicht, das eigentlich die ganze Umgebung überstrahlt, herauszufischen. Tja, und wir Nordhalbkugelbewohner bekommen nicht mal das südlicher Sternbild Pictor zu sehen...

Von Asteroiden bis hin zu fernen Galaxien

Nicht nur das Hubble Space Telescope macht eindrucksvolle Himmelsaufnahmen (von den Amerikanern entsprechend "vermarktet"), auch wir Europäer bekommen das inzwischen hin. In aller Regelmäßigkeit veröffentlicht die ESO Bilder, die entweder vom Wide Field Imager am 2.2m-Teleskop der Max-Planck-Gesellschaft auf La Silla oder vom Survey-Teleskop VISTA auf dem Nebengipfel des Paranal stammen und die uns den Kosmos in seiner ganzen Pracht zeigen.

Die neueste derartige Aufnahme hat sich den Galaxienhaufen Abell 315 zum Ziel gewählt, und tatsächlich zeigt das Bild unzählige Galaxien auf einem Fleck innerhalb des etwa vollmondgroßen Bildfeldes. aber nicht nur Mitglieder des etwa 2 Milliarden Lichtjahre von uns entfernten Galaxienhaufens sind zu sehen, auch noch jede Menge andere Galaxien kommen zum Vorschein, die meisten noch weiter entfernt und oft nur noch als schwache Lichtflecken zu erkennen.

Aufnahme des Galaxienhaufens Abell 315 mit demWide Field Imager der ESO am 2.2m-Teleskop der max-Planck-Gesellschaft auf La Silla. Image Credit: ESO/J. Dietrich

Dazwischen haben sich ein paar Sterne aus der Milchstraße gemogelt - zu erkennen an den feinen Spikes - "Strahlen", die durch die Halterung des Sekundärspiegels des Teleskops verursacht werden. Und noch etwas sieht man: Kurze rote, grüne oder blaue Streifen, Strichspuren von Asteroiden. Farbig sind sie, weil das Bild aus mehreren Aufnahmen mit Farbfiltern zusammengesetzt ist, die nachträglich am Computer zu einem Farbbild miteinander kombiniert werden. Die Asteroiden hat man dann immer nur mit einem Filter erwischt, und machen sich entsprechend bemerkbar. Aus der Länge der Streifen läßt sich - die Belichtungszeit ist ja bekannt - die Geschwindigkeit und damit die Entfernung des Asteroiden bestimmen.

Kosmische Katzenpfoten

Viele Himmelsobjekte tragen Namen, die an ihr Aussehen erinnern sollen - das gilt für alle Sternbilder, aber auch viele Nebel. Während man zum Wiedererkennen der Sternbildfiguren häufig eine gute Phantasie braucht, klappt das mit Deep Sky Objekten wie dem Pferdekopfnebel oder dem Nordamerikanebel besser. Ein weiteres gutes Beispiel ist der Katzenpfotennebel NGC 6334. Photos aufgenommen im sichtbaren Licht zeigen ihn als tief orange-roten Emissionsnebel, dessen Form an den Pfotenabdruck einer Katze erinnert.

Der Katzenpfotennebel im sichtbaren Licht, aufgenommen mit dem Wide Field Imager der ESO. Image Credit: ESO

Der Katzenpfotennebel ist aber mehr als nur eine leuchtende Gaswolke. Das Aussehen einer Katzenpfote wird dem Nebel durch dichte Staubbänder verliehen, die das Gas durchziehen. Und hinter diesem Staub verbergen sich wie so häufig junge Sterne, die dort entstehen. Man nehme als ein Infrarotteleskop, um einen Blick hinter die Staubschleier zu werfen. Infrarotstrahlung dringt im Gegensatz zu sichtbarem Licht durch die kosmischen Staubmassen - solange sie nicht zu dicht sind.

Und weil der Katzenpfotennebel nicht gerade klein ist (seine scheinbare Größe am Himmel entspricht etwa der des Vollmonds) brauchen wir ein Teleskop und eine Kamera mit großem Gesichtsfeld, damit der gesamte Pfotenabdruck auch aufs Bild paßt. Genau die richtige Aufgabe also für die Survey-Teleskope der ESO. Im sichtbaren Licht übernimmt das der Wide Field Imager am 2.2m-Teleskop der Max-Planck-Gesellschaft auf La Silla, im Infrarotbereich darf VISTA ran, Großbritanniens "Mitgliedsbeitrag" für die Staatengemeinschaft der Europäischen Südsternwarte.

VISTA-Aufnahme des Katzenpfotennebels. Im Infrarotlicht wird die Sicht auf Dutzende junge Sterne frei. Image Credit: ESO/J. Emerson/VISTA, Cambridge Astronomical Survey Unit

Die VISTA-Aufnahme zeigt das Sternentstehungsgebiet in seiner ganzen Pracht. Noch immer bleiben undurchdringliche Gebiete extrem dichten Staubes, die sich faserig durch den Nebel ziehen.

Cerro Armazones: Hierhin kommt das E-ELT!

Heute gibt es weltweit ein gutes Dutzend Teleskope der 8-10-Meter Klasse, zum Beispiel die beiden Keck-teleskope auf Hawaii, Subaru, Gemini North und South, das Large Binocular Telescope, das südafrikanische SALT oder die vier Hauptteleskope des VLT auf dem Cerro Paranal in Chile. Aber was bringt die Zukunft? Schon lange denkt man über den Bau von Teleskopen der 50-100-Meter-Klasse nach.

Das Paranal-Obervatorium (mit VISTA auf dem Nebengipfel) im Vordergrund, im Hintergrund der Cerro Armazones. Image Credit: ESO/M. Tarenghi

Die europäische Südsternwarte ESO plant schon seit einiger Zeit fleißig an der nächsten Generation: ein 42-Meter Teleskop, das den Namen European Extremely Large Telescope oder kurz E-ELT tragen soll. Mal ganz abgesehen von den technischen Herausforderungen, die eine solche Riesenkonstruktion mit sich bringt, müssen am Anfang (noch bevor - so wie derzeit der Fall - die Finanzierung überhaupt entgültig geklärt ist) viel grundlegendere Entscheidungen getroffen werden, zum Beispiel wo das ganze denn überhaupt gebaut werden soll.

Zu diesem Zweck hat die ESO in den vergangenen Jahren und Monaten an vielen Orten auf der Welt ihre Fühler ausgestreckt: An kleinen Beobachtungsstationen wurden Wetterverhältnisse und Himmelsqualität geprüft. In die abschließende Entscheidung gehen aber noch andere Dinge ein, zum Beispiel die Erreichbarkeit oder die Nähe zu bestehenden Einrichtungen oder eben auch die politische Stabilität des Gastlandes.

Um die potentiellen Kandidaten hat man eine ganze Weile ein großes Geheimnis gemacht, aber nun ist es raus. Viele der möglichen Standorte befinden sich in Chile, wo man bei der ESO ja nun langjährige Erfahrungen vorweisen kann. aber auch ein Berggipfel im benachbarten Argentinien ist dabei, ebenso wie eine Hochebene in Marokko oder der Roque de los Muchachos auf den Kanarischen Inseln. Ganz oben auf der Liste steht aber ein in Astronomenkreisen alter Bekannter: der Cerro Armazones, ein 3000 Meter hoher Gipfel in Sichtweite des Paranal in Richtung Landesinnere.

Der Nachthimmel über der Cerro Armazones Teststation. Image Credit: ESO/S. Brunier

Seit einigen Jahren schon betreibt die chilenische Universidád Católica del Norte dort ein Observatorium mit kleineren Teleskopen. Die Ruhr-Universität Bochum hat dort ihr Hexapod-Teleskop mit untergebracht.

Einblick in eine kosmische Kinderstube

Egal wohin wir am Himmel schauen, überall schauen wir direkt in den Lebenskreislauf der Sterne. Wenn Sterne geboren werden, dann tun sie das meist in größeren Gruppen. Dabei kann ein ganzer Sternhaufen entstehen oder auch nur ein paar wenige Sterne auf einmal, je nachdem wieviel Masse in der Gaswolke steckt, aus der mal Sterne werden sollen. Heiße massereiche blaue Sterne können nur entstehen, wenn die Wolke genug Material enthält, kleine kühle Sterne wie die Sonne entstehen dagegen viel einfacher.

Ein wunderschönes Beispiel für eine Sternentstehungsregion mit vielen massereichen jungen Sternen ist NGC 3603. Inmitten eines Nebels sitzt hier ein junger kompakter Sternhaufen, der mehrere Tausend Sterne enthält, die meisten davon sind sonnenähnlich. Aber auch eine Handvoll blauer Überriesen drängt sich dort. Obwohl sie astronomisch gesehen gerade erst geboren wurden, nähern sie sich schon wieder dem Ende ihres Lebens. Je massereicher nämlich ein Stern ist, desto schneller hat er seinen Kernbrennstoff verbraucht.

NGC 3603, aufgenommen mit dem FORS Instrument am Very Large Telescope der ESO. Image Credit: ESO

Bei Messungen mit dem Infrarotspektrographen SINFONI am Very Large Telescope hat sich herausgestellt, daß einer dieser Sterne ein Doppelsystem ist, dessen Einzelkomponenten 116 und 89 Sonnenmassen haben. Damit ist der massereichere der beiden ein guter Kandidat für den massereichsten Stern innerhalb der Milchstraße.

Eine neue Supererde - entdeckt mit einem Amateurteleskop

Zugegeben, so ein 16" Ritchey-Chretien von RC Optical Systems ist etwas für den fortgeschrittenen Astrofotografen und kein Einsteigerteleskop mehr. Aber immerhin, es ist ein Teleskop "von der Stange", eines das sich jeder von uns zulegen könnte, wenn er das nötige Kleingeld dafür hätte.

Gleich acht Stück dieser semiprofessionellen Teleskope nutzt das MEarth-Projekt auf dem Mount Hopkins in Arizona zur automatischen Suche nach Transits von extrasolaren Planeten vor kleinen roten Zwergsternen. Bei Gliese 1214, einem M4-Stern in knapp 40 Lichtjahren Entfernung wurde das Team um Zachary Berta und David Charbonneau nun fündig. Knapp sechs Erdmassen hat der neuentdeckte Planet, und obwohl er mit nur 1/70 des Abstands der Erde von der Sonne recht nah an seinem Mutterstern steht, besteht er wahrscheinlich zum größten Teil aus Eis.

Artist's Impression von Gliese 1214 und seinem Planeten. Image Credit: ESO/L. Calçada

Gliese 1214 selbst hat aber nur etwa ein Fünftel der Größe der Sonne und ist auch viel kühler. Trotzdem heizt er die Oberfläche des Planeten auf etwa 200°C auf - dadurch verdampft ein Teil des Eises und anderer Spurenelemente und bildet eine etwa 200km dicke Atmosphärenschicht um den Planeten. Messungen die derart genaue Aussagen erlauben, waren mit den 40cm-Teleskopen aber nicht mehr möglich, hier mußte das 3.6m-Teleskop auf La Silla mit dem Planetenjäger HARPS ran. Der HARPS-Spektrograph lieferte zusätzlich zu den Transitlichtkurven die Radialgeschwindigkeitsmessungen, die nötig sind um die Masse des Planeten abzuschätzen.

First Light für VISTA - ESOs Survey-Teleskop nimmt seinen Betrieb auf

Wenn man von der Residencia des Paranal-Obseratoriums zu den Teleskopen auf den Berg fährt, kommt man au etwa halber Strecke an einer Abzweigung vorbei. Die Nebenstraße führt auf einen kleinen Seitengipfel des Paranal, und dort befindet sich in einer einzelnstehenden Kuppel VISTA, das Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy. VISTA ist sozusagen der Mitgliedsbeitrag der Briten zur Europäischen Südsternwarte ESO. Das Teleskop hat einen Spiegeldurchmesser von 4.1m und soll im nahen Infrarotbereich großflächige Himmelsaufnahmen machen und große Teile des Himmes durchmustern, ähnlich den 2MASS- und DENIS-Surveys der 90er Jahre, aber mit besserer Auflösung und größerer Empfindlichkeit.

VISTA, das Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy in seiner Kuppel. Image Credit: Steven Beard/UKATC/ESO

Die ESO hat jetzt die ersten VISTA-Aufnahmen veröffentlicht, darunter eine spektakuläre Aufnahme des Flammennebels NGC 2024. In diesem Emissionsnebel in unmittelbarer Nähe des Pferdekopfes im Orion verbergen sich unzählige junge Sterne, die im sichtbaren Licht noch hinter Schwaden von Gas und Staub verborgen sind. Im Infrarotlicht dagegen kann man tief in den Nebel hineinblicken.

Junge Sterne, Gas und Staub im Flammennebel NGC 2024. Falschfarben-Infrarotaufnahme in den Bändern J, H und Ks. Image Credit: ESO/J. Emerson/VISTA. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

Wie baut man eine Milchstraße?

Bei klarem Himmel sehen wir sie jede Nacht in ihrer ganzen Pracht, im Sommer allerdings eindrucksvoller als jetzt im angehenden Winter, die Milchstraße. Sie ist die kosmische Heimat für unser Sonnensystem, auch wenn wir uns eher in den Außenbereichen, in einem ihrer zahlreichen Spiralarme befinden. Aber wieso sieht die Milchstraße eigentlich so aus wie sie aussieht, und wie ist sie entstanden?

Den besten Einblick in die Milliarden Jahre alte Geschichte unserer Heimatgalaxie liefern ihre Begleitgalaxien und die Kugelsternhaufen. Kleine Zwerggalaxien wie die beiden Magellanschen Wolken, die gravitativ an die Milchstraße gebunden sind, zeigen uns wie das Zusammenspiel von großer Spirale und ihren Begleitern funktioniert: Beide sind von irregulärer Form, verzerrt durch Wechselwirkungen mit der Milchstraße. Hinzu kommt, in beiden findet aktiv Sternentstehung statt, auch das wird angeregt durch nahe Vorübergänge oder gar Durchgänge der zwei durch die Scheibenebene unserer Galaxis. Daß die kleinen Begleiter davon ziemlich mitgenommen werden, zeigt sich auch in den sogenannten Tidal Streams, das sind Sternströme die durch Gezeitenkräfte aus ihnen herausgerissen werden. Schließlich und endlich werden die kleinen Zwerggalaxien auf diese Weise aufgelöst werden.

Der Sternhaufen Terzan 5 im Zentrum der Galaxis, sichtbar gemacht im Infrarotlicht mit dem neuartigen MAD-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile. Image Credit: ESO/F. Ferraro

Ganz anders dagegen die Kugelsternhaufen. Auch sie sind Begleiter der Milchstraße, allerdings kleiner als die Zwerggalaxien. Die Sterne die in ihnen enthalten sind, gehören zu den ältesten, die man in der Milchstraße kennt, neue Sterne werden dort nicht mehr geboren. Meistens jedenfalls, oder besser gesagt, Ausnahmen bestätigen die Regel. Der Sternhaufen Terzan 5, der sich inmitten des galaktischen Zentrums befindet, tanzt aus der Reihe. Er sieht aus wie ein Kugelsternhaufen, zeigt aber Eigenschaften einer Zwerggalaxie: Anomalien in der Elementhäufigkeit und ein Mix aus jungen und alten Sternen. Terzan 5 war wahrscheinlich mal eine solche Begleitgalaxie, wurde dann aber vom Bulge unserer Milchstraße vereinnahmt. Seine letzten Überreste sehen wir als kleinen Kugelsternhaufen.

Galaxienkannibalismus live

Kosmische Staubmassen können so einiges verbergen. Schon in unserer eigenen Milchstraße versperren sie im sichtbaren Licht den Blick auf das Zentrum der Galaxis und das dort ruhende Schwarze Loch. Auch andere Galaxien sind oft von großen Staubbändern durchzogen. Wie wir erst kürzlich am Beispiel von NGC 4710 gesehen haben, sehen wir denn Staub am besten, wenn wir "edge-on" - also von der Seite - auf eine Spiralgalaxie schauen.

Centaurus A, aufgenommen vor einigen Jahren mit FORS2 am Very Large Telescope. Image Credit: ESO

Keine Spiralgalaxie und dennoch von einem auffälligen dunklen Staubband durchzogen ist NGC 5128, die fünfthellste Galaxie am Himmel. Viel bekannter ist sie unter dem Namen Centaurus A, weil sie zugleich auch die dritthellste Radioquelle am Himmel ist.

Die Radiostrahlung stammt von einem Aktiven Galaktischen Kern, dem Schwarzen Loch im Zentrum dieser Galaxie, das beständig mit Materie gefüttert wird. Das dichte Staubband um die ansonsten ellipsenförmige Sternansammlung verhindert, daß wir in das Herz von Centaurus A schauen. Aufnahmen der Infrarotsatelliten ISO und Spitzer haben gezeigt, daß sich dort eine seltsam gebogene Struktur verbirgt, die vermutlich die Überreste einer Spiralgalaxie sind, die Centaurus A sich einverleibt hat.

Infrarot-Anblick von Centaurus A, aufgenommen mit SOFI am 3.5m NTT der ESO. Image Credit: ESO/Y. Beletsky

Um sich diese gebogenen Strukturen näher anzuschauen, hat man mit dem New Technology Telescope (NTT) der ESO auf La Silla nochmal ganz genau nachgeschaut: Mit einer neuen Bildbearbeitungstechnik hat man im nahen Infraroten aufgenommene Bilder von der letzten Staubschleiern befreit, so daß dort unzählige einzelne Sterne und ganze Sternhaufen sichtbar wurden - die letzten Spuren der von Centaurus A verschlungenen Galaxie. Hier sehen wir also live, wie sich große elliptische Galaxien durch das Verschmelzen kleinerer Spiralen bilden.

Warten auf die Supernova

Massereiche Sterne ab etwa acht Sonnenmassen beenden ihr Leben als Supernova: Sobald ihr nuklearer Brennstoff verbraucht ist, stürzt ihr Kern in sich zusammen und ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch entsteht. Gleichzeitig werden die äußeren Schichten des Sterns explosionsartig nach außen getrieben und bilden dann schließlich später den leuchtenden Supernovaüberrest.

Es gibt aber noch weitere Spielarten von Supernovaexplosionen. Dafür benötigt man allerdings immer ein Doppelsternsystem. Häufig kommt es dann vor, daß sich ein Mitglied eines solchen Systems schon zu einem Weißen Zwerg entwickelt hat, so wie auch unsere Sonne einmal enden wird. Der zweite Stern dagegen befindet sich noch im Stadium eines Roten Riesen. Er hat sich extrem aufgebläht, und das ermöglicht es, daß Materie aus den äußersten Schichten des Riesensterns auf die Oberfläche des Weißen Zwergs gesogen wird. Irgendwann hat der Weiße Zwerg so eine Art Atmosphäre aus Materie angesammelt, die noch fusionsfähig ist. Zündet die Kernfusion an der Oberfläche, kommt es zu einer Novaexplosion - das Material wird schlagartig wegfusioniert und bei der Explosion nach außen getragen. Solche Novae wiederholen sich regelmäßig und der Stern wird dabei in eine zwiebelschalenartige Hülle aus dünnem Gas eingebettet. Trotzdem wächst die Masse des weißen Zwergs kontinuierlich. Irgendwann ist aber eine Obergrenze erreicht. Wird ein Weißer Zwerg nämlich schwerer als die sogenannte Chandrasekhar-Masse, muß auch er als Supernova explodieren. Weil die Chandrasekhar-Masse sehr gut bestimmt ist, nutzt man diese Sorte von Supernovae als Eichquellen, besonders für die kosmologische Entfernungsskala. Trotzdem sind viele Details der Explosion noch unbekannt.

Nahaufnahme von V445 Puppis im März 2007, aufgenommen mit der adaptiven Optik NACO am VLT. Image Credit: ESO

Über mehrere Jahre hinweg hat man am Very Large Telescope der ESO der Nova V445 Puppis nachgespürt, die das letzte Mal vor genau neun Jahren explodierte. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß der Weiße Zwerg in diesem System kurz vor seinem endgültigen Kollaps steht - eine solche Explosion aus der Nähe studieren zu können, wünschen sich die Astronomen seit langem. Die letzte Supernova in unserer kosmischen Nachbarschaft fand 1987 in der Großen Magellanschen Wolke statt. Dabei handelte sich allerdings um eine "normale" Supernova. V445 Puppis dagegen werden die Astronomen im Auge behalten. Hier könnte es jederzeit losgehen.

Ein Galaxienhaufen ganz weit weg

Je weiter wir in das Weltall hinausschauen, desto tiefer dringen wir auch in die Vergangenheit vor, schließlich braucht das Licht ferner Galaxien seine Zeit um überhaupt erstmal zu uns zu kommen. Unendlich weit schaffen wir es aber nicht zurück: zum einen weil die entfernten Objekte immer lichtschwächer werden, zum anderen weil wir uns irgendwann der Grenze nähern, die durch das Alter des Universums vorgegeben ist. Das älteste Signal, das wir so messen können, ist die 3K-Hintergrundstrahlung. Vor ihrer Entstehung war das Universum undurchsichtig.

Zu diesem Zeitpunkt hatte das Universum aber schon Strukturen gebildet, wie uns die Karten des WMAP-Satelliten zeigen (demnächst nochmal besser aufgelöst mit Planck): Die Materie verklumpte sich, aus diesen großen Massenansammlungen sollten sich später Galaxienhaufen voller Galaxien bilden, in denen wiederum jede Menge Sterne enthalten sind.

Kombinierte Darstellung des Galaxienhaufens JKCS041: Dem optischen Bild ist in Blau das Leuchten des heißen intergalaktischen Gases im Röntgenlicht überlagert. Image Credit: X-ray: NASA/CXC/INAF/S.Andreon et al Optical: DSS; ESO/VLT

Den bislang ältesten und damit auch am weitesten entfernten fertigen Galaxienhaufen JKCS041 hat man nun mit dem Very Large Telescope und dem Chandra-Röntgensatelliten aufs Korn genommen: Zum Zeitpunkt seiner Entdeckung im Jahr 2006 war man sich nämlich noch nicht so sicher, ob es sich bei JKCS041 wirklich schon um einen richtigen Galaxienhaufen handelte, oder ob er erst im Entstehen begriffen ist. Die VLT-Aufnahmen haben nun gezeigt: Der Haufen enthält schon einzelne Galaxien, während Chandra das heiße Röntgengas dazwischen nachweisen konnte.