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Kosmologie - Geschichte des Weltalls
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Astronomie (griech. aus ástron (Stern) und nómos(Gesetz)) ist die Wissenschaft von den Gestirnen. Dazu zählen neben den Planeten und Fixsternen auch Sternhaufen, Galaxien und Galaxienhaufen (Cluster). In die Astronomie gehen die Erkenntnisse zahlreicher anderer Fachgebiete ein: Physik, Chemie, Biologie und Mathematik sowie Vor- und Frühgeschichte, Religionswissenschaft und Philosophie. Die Astronomie kann nach den für die Beobachtung genutzten Wellenlängenbereichen eingeteilt werden: Radioastronomie, Infrarotastronomie, optische Astronomie, Ultraviolett-Astronomie, Röntgenastronomie, Gammaastronomie.
Astronomie wird durch optische Beobachtung des Nachthimmels seit Jahrtausenden betrieben. Seit etwa 400 Jahren stehen Fernrohre zur Verfügung und wurden unter anderem von Galileo Galilei für astronomische Beobachtungen verwendet. Seit der Mitte des 20. Jahrhunderts kommt die unbemannte und bemannte Raumfahrt als Mittel für die Beobachtung und die Untersuchung hinzu. Mittlerweile werden mit verschiedensten physikalischen Messverfahren jede Form von elektromagnetischer und Teilchenstrahlung, die aus dem Weltall kommt, beobachtet.
Die Astronomie beobachtet Planeten, Sterne, Doppelsterne, Mehrfachsterne, Sternhaufen, Galaxien, Galaxienhaufen und andere astronomische Objekte im Universum, also die gesamte kosmische Materie und Strahlung, deren Verteilung, Entstehung und Entwicklung, Zustand und Bewegung. Daneben ist es auch möglich, die zwischen den Sternen und Sternsystemen befindliche Materie zu beobachten. Mit der Astronomie sehr eng verbunden ist die Physik, beide Fachgebiete haben sich vielfach befruchtet.
Die Astrologie hat mit der Astronomie lediglich manches Beobachtungsobjekt gemeinsam. Zwar waren in früheren Jahrhunderten viele Astronomen auch gläubige Astrologen (u.a. Johannes Kepler, Tycho Brahe), doch hat die Astronomie als wissenschaftliches Fachgebiet keine weiteren Berührungspunkte mit astrologischen Fragestellungen.
Siehe auch: Geschichte der Astronomie - Liste bekannter Astronomen
dtv-Atlas Astronomie Bd.3006. 14., überarb. Aufl. 2000. ISBN 3-423-03006-2,
Astronomie. Basiswissen Schule (Duden), m. CD-ROM, 2001. 271 S. ISBN 3-411-71491-3
http://www.astronomie.de: Astronomie.de
http://www.mpia-hd.mpg.de/suw/suw/SuW/BR-alpha/Elsaesser/Warum_Astronomie-1.html: Warum betreiben wir Astronomie ?
http://www.andreas-herdt.de/astronomie/vhs_vortraege.html: Vorträge zur Astronomie
http://www.waa.at: Wiener Astronomieverein, mit vielen Links zur Astronomie in Österreich.
http://www.hyaden.de: Astronomie und Raumfahrt für Kinder - Leicht erklärt!
http://www.vossyline.de/htms/texte/wissenschaft/asteroid.htm: Asteroiden - Auf Kollisionskurs mit der Erde
Die Geschichte der Astronomie ist die Geschichte von den sich weitenden Horizonten. (Edwin Hubble, 1936)
http://gerald-dietze.de/shop/astronomie.html
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Die Internetseite des legendären Weltraumteleskops
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Was ist Astronomie ?
Neutronenstern als Filmstar
Einem internationalen Team von Astronomen ist es erstmalig gelungen, den Auswurf von Materie durch einen Neutronenstern in allen Einzelheiten zu beobachten. Die Forscher haben ihre Ergebnis nun nicht nur wie ueblich in Tabellen und Diagrammen, sondern auch in Form eines spektakulaeren Films veroeffentlicht. Diese Animation kann auf der Website des amerikanischen National Radio Astronomy Observatory betrachtet werden (http://www.aoc.nrao.edu/pr/scox1/scox1.movie.html).
Materiestrahlen, von den Experten "Jets" genannt, tauchen in der Astronomie nahezu ueberall auf - bei jungen Sternen, Neutronensternen, Schwarzen Loechern und Quasaren. Das Prinzip aehnelt sich bei allen diesen Objekten: Einfallende Materie wird an den Polen eines kompakten Himmelskoerpers in einem engen Strahl ins All hinausgeschleudert. Schaut man genau hin, so zeigt sich allerdings, dass ein Jet kein kontinuierlicher Strom von Materie ist - vielmehr besteht er aus einzelnen Knoten, die offenbar separat ausgeworfen werden. Die Astronomen glauben, dass dies immer dann geschieht, wenn sich nahe des Neutronensterns oder Schwarzen Lochs zuviel Gas ansammelt und der Druck dadurch immense Werte erreicht.
Diese Idee konnte nun durch die Beobachtung des Neutronensterns Scorpius X-1 eindrucksvoll bestaetigt werden. Um die Entstehung der Knoten genau beobachten zu koennen, mussten die Himmelsforscher dabei mit grossem Aufwand Beobachtungen im Radiobereich, im optischen Bereich und im Bereich der Roentgenstrahlung miteinander kombinieren.
Die Beobachtungen zeigen, wie die Knoten jeweils mit einem gewaltigen Roentgenblitz in unmittelbarer Naehe des Neutronenstern entstehen und dann mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ins All sausen.
15. Januar 2002
SPIEGEL ONLINE - 15. Januar 2002, 12:22
URL: http://www.spiegel.de/wissenschaft/0,1518,176547,00.html
Riesenteleskope
Hightech-Brillen schärfen den Blick
Von Tim Schröder
Mit optischen Tricks verschaffen Forscher den weltgrößten Teleskopen eine störungsfreie Sicht. Die Hightech-Systeme ermöglichen Fotos in Rekordqualität - und stechen sogar Weltraumobservatorien aus.
Wer bei Nacht fern einer Großstadt zum Himmel aufblickt, sieht ein atemberaubendes Firmament: Klar und hell leuchten die Sterne - gut sichtbar vor dem Schwarz des Weltalls. Weitaus weniger deutlich zeigt sich der Sternenhimmel hingegen jenen, die ihn erforschen wollen und genauer hinschauen müssen - den Astronomen.
Zwar verfügt die Fachwelt weltweit über riesige Bodenteleskope mit mehr als acht Meter Durchmesser, die von der Erde aus selbst schwach leuchtende und weit entfernte Himmelskörper erfassen können. Doch die optischen Monster haben einen großen Nachteil: Störende Luftunruhen in der Atmosphäre lassen das Bild verschwimmen, so wie das Hitzeflimmern an einem heißen Sommertag den Horizont verwischt. Um den Blick der riesigen Augen zu schärfen, entwickeln Wissenschaftler seit einiger Zeit so genannte "adaptive Optiken", die nun nach und nach an immer größeren Teleskopen installiert und erprobt werden. Dabei handelt es sich um zusätzliche Spiegel, die durch schnelle Bewegungen das Flimmern der Atmosphäre ausgleichen können. So entsteht trotz Turbulenzen ein gestochen scharfes Bild.
Konkurrenz für Hubble
Erst vor wenigen Wochen gelang an der Europäischen Südsternwarte in Chile mit einem solchen System ein astronomischer Coup: Dank der neuen Kamera "Conica" und der adaptiven Optik "Naos" konnte ein deutsch-französisches Forscherteam mit dem Very Large Telescope (VLT) Infrarotaufnahmen anfertigen, die schärfer waren als die des Weltraumobservatoriums Hubble.
Eine erstaunliche Leistung, denn immerhin hat Hubble einen freien Blick ins All und muss nicht durch die Erdatmosphäre schauen. An der Entwicklung des Systems hat das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg entscheidend mitgewirkt. "Bei 'Naos' wird das Licht vom Hauptspiegel auf einen etwa CD-großen Sekundärspiegel gelenkt", erläutert Stefan Hippler, der am MPIA die "Arbeitsgruppe Adaptive Optik" leitet. "An der Unterseite dieser Spiegel-CD befinden sind 185 Stellelemente, die die Scheibe computergesteuert um jeweils wenige Mikrometer eindellen können." Durch diese feinen Bewegungen wird das Flackern des Bildes ausgeglichen.
Für Hippler ist der Erfolg mit "Naos" aber nur ein Schritt auf dem Weg zu noch ausgeklügelteren Technologien. Derzeit arbeitet der Forscher gemeinsam mit italienischen und US-amerikanischen Kollegen an einem viel komplexeren Spiegelsystem. Dabei sollen gleich mehrere der beweglichen Scheiben miteinander gekoppelt werden.
"Multikonjugierte adaptive Optik" nennen die Experten das Verfahren. Einsatzort ist das Large Binocular Telescope (LBT), das derzeit in Kooperation mit dem MPIA auf dem Mount Graham in Arizona errichtet wird. Dieses nach Fertigstellung weltweit größte Teleskop ähnelt einem Feldstecher: In einer gemeinsamen Halterung soll es zwei Einzelspiegel mit je 8,4 Meter Durchmesser tragen.
Jeder dieser Hauptspiegel wird eine eigene multikonjugierte Optik besitzen. Damit lassen sich die Luftunruhen in der Atmosphäre wesentlich besser herausfiltern als mit nur einer beweglichen Scheibe: "Turbulenzen entstehen in verschiedenen Schichten der Atmosphäre, in unterschiedlichen Höhen", erklärt Hippler. "Die verschiedenen Spiegel können so fokussiert werden, dass jeder eine andere turbulente Schicht korrigiert und scharf abbildet." Dadurch wird das Gesamtbild noch brillianter als bei nur einem Spiegel. Die Forscher hoffen, mit dieser Optik am LBT in etwa drei Jahren neue schwach leuchtende Sterne, Galaxien und Quasare zu entdecken.
Überwältigende Eule
Am VLT in Chile soll bereits in zwei Jahren eine Demonstrationsanlage mit "multikonjugierter adaptiver Optik" in Betrieb gehen. Mit diesem Prototypen will die Europäische Südsternwarte Erfahrungen sammeln, die in ein wahrhaft gigantisches Projekt einfließen sollen - das Overwhelmingly Large Telescope, das "Überwältigend Große Teleskop".
Sein Hauptspiegel wird einen Durchmesser von etwa hundert Metern haben und wie ein Facettenauge aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein. Nach den derzeitigen Plänen soll mit dem Bau in etwa 15 Jahren begonnen werden.
Abgekürzt lautet der Name des Monstrums OWL, zu deutsch "Eule", und dank der neuen Optik soll es tatsächlich mit dem superscharfen Blick eines Nachtvogels in den Weltraum spähen. Zudem lässt sich mit der Multikonjugation bei gleichem Spiegeldurchmesser, so Hippler, ein etwa zehnmal so großer Himmelsausschnitt wie mit einer gewöhnlichen adaptiven Optik betrachten. Grundsätzlich benötigen solche Systeme nämlich einen hellen Referenzstern, um das Flackern der Atmosphäre berechnen zu können. Wegen der größeren Spiegelzahl können mit der multikonjugierten Technik aber gleich mehrere Referenzobjekte eingefangen werden - so wird das Blickfeld größer.
Doch so ausgefeilt die Technik auch sein mag, ohne Referenzobjekt versagt jede adaptive Optik. Das macht vor allem dann Probleme, wenn die Astronomen einen Himmelsausschnitt betrachten wollen, in dem sich kein heller Stern befindet. Anfang der neunziger Jahre kamen US-Forscher deshalb auf die Idee, einen künstlichen Referenzstern zu erzeugen: Mit Hilfe eines Lasers regten sie Natriumatome in der Erdatmosphäre zum Leuchten an.
Mit einem ähnlichen Experiment sorgten gerade erst Wissenschaftler am derzeit größten optischen Teleskop, dem Keck-Teleskop auf Hawaii, für Aufsehen: Sie schufen mit dem leistungsstärksten astronomischen Laser der Welt 95 Kilometer über dem Berg Mauna Kea einen knapp ein Meter großen Natriumstern. Zwar beträgt die Helligkeit eines solchen Lichtflecks nur gut ein Dreißigstel dessen, was das menschliche Auge noch wahrnehmen kann. Zum Eichen der 1999 installierten adaptiven Optik reichte er aber allemal.
Auch die Forscher am Max-Planck-Institut für Astronomie entwickeln derzeit ein solches Lasergerät für den Einsatz am Very Large Telescope. Im Jahr 2003 ist es schließlich so weit: Dann soll ein künstlicher Stern am Himmel über Chile leuchten.
© SPIEGEL ONLINE 2002
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In SPIEGEL ONLINE:
Scharfe Sterne: Bodenteleskop macht Hubble Konkurrenz (04.12.2001)
http://www.spiegel.de/wissenschaft/0,1518,171107,00.html
Im Internet:
Max-Planck-Institut für Astronomie
European Southern Observatory
The Large Binocular Telescope Project (LBT)
http://medusa.as.arizona.edu/lbtwww/
Overwhelmingly Large Telescope (Owl)
http://www.eso.org/projects/owl/
W.M. Keck Observatory