Hightech aus Potsdam für das weltgrößte Teleskop

Zwei Hochleistungsinstrumente aus Potsdam-Babelsberg sind zur Installation am Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona, dem größten Spiegelteleskop der Welt, angekommen. Die sogenannten PFUs (Permanent Fibre Units) dienen sowohl zur Teleskopsteuerung als auch zur Weiterleitung des über die Teleskop-Spiegel eingesammelten Sternenlichts an den Spektrographen PEPSI („Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument“).

Die PFUs wurden komplett durch Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) in Babelsberg entwickelt und konstruiert. Nach der erfolgreichen Verschiffung und Anlieferung an ihren Bestimmungsort in 3.200 Metern Höhe in Arizona, werden die beiden Steuerelemente, jedes so groß wie ein Kleinwagen, nun auf der Beobachtungsplattform des Teleskops installiert. Ende November werden sie „first light“ empfangen. Die hochempfindlichen Optiken werden dann das erste Mal dem Sternenlicht ausgesetzt. Erst durch die PFUs kann in naher Zukunft der Spektrograph PEPSI, der noch in den Werkstätten des AIP gefertigt wird, in Betrieb gehen und Forschern aus aller Welt zur Verfügung stehen.

Prof. Klaus G. Strassmeier, Leiter der Projekte PEPSI & PFU und einer der Direktoren des AIP: „Die Kunst der beiden PFUs besteht darin, das Sternenlicht von den beiden 8,4 Meter durchmessenden LBT-Hauptspiegel in zwei mikroskopisch dünne Glasfaserkabel mit einem Durchmesser von nur 0,1 Millimetern einzuleiten. Alle Lichtspektren vom ultravioletten bis ins infrarote, in allen Lagen des Teleskops und bei möglichst allen Witterungen, die ganze Nacht lang während sich die Erde dreht werden durch die PFUs fließen und das ohne Verlust eines Photons – oder zumindest nur weniger.“

Drei verschiedene Faserbündel stehen den Forschern zur Verfügung und bestimmen am Ende das Auflösungsvermögen des PEPSI-Spektrographen. Darunter versteht der Astronom die Separation engster Übergangsfrequenzen des Zustandes eines Elektrons im Plasma eines Sternes. Mit PEPSI und den beiden PFUs wird ein Auflösungsvermögen erreicht, das dem Hundertstel eines Atomdurchmessers entspricht.

Dank des ausgefeilten elektronischen und optischen Aufbaus in ihrem Inneren ist es mit den PFUs auch möglich, Abbildungsfehler der durch Schwerkraft und thermische Ausdehnung bedingten Deformation der beiden großen Hauptspiegel zu kompensieren (sogenannte „Aktive Optik“). Zudem verbessern die Potsdamer Instrumente die Nachführung des Teleskops. Aufgrund der Erdrotation ist es notwendig Teleskope nachzuführen, also die Erdrotation auszugleichen, um so das beobachtete Objekt stets im Fokus zu halten. PEPSI Projektwissenschaftler Dr. Ilya Ilyin: „Um die Nachführung sicherzustellen, leiten die PFUs über eine Auswahl spezieller Lichtteiler einen Anteil des aufgenommen Sternenlichts an je zwei CCD-Sensoren (Charge Coupled Devices) weiter.“ Der CCD-Sensor ist ein hochempfindlicher Lichtsensor, der minimalste Helligkeitsänderungen und Verschiebungen registriert und so das stellare Beobachtungsobjekt in „Realzeit“ im Teleskopfokus behält.