Großteleskope

Mit riesigen Spiegelteleskopen fangen Astronominnen und Astronomen das Licht von weit entfernten Sternen und anderen Himmelsobjekten ein und können so tief in den Kosmos blicken.

Anfang des 17. Jahrhunderts soll Galileo Galilei den Nachthimmel erstmals durch ein Fernrohr beobachtet haben. Das grundlegende Prinzip eines Teleskops – nämlich das Licht von Sternen und anderen Himmelsobjekten einzufangen und zu bündeln – findet sich auch in den extrem großen und leistungsfähigen Teleskopen von heute. Der Bau dieser Giganten war allerdings erst durch eine Reihe neuer Technologien möglich.

Je größer das Objektiv, umso mehr Licht sammelt ein Teleskop. Astronominnen und Astronomen können also schwächer leuchtende Objekte sehen und somit tiefer ins All blicken. Linsen aus Glas lassen sich allerdings nicht beliebig vergrößern, sodass klassische Fernrohre schnell an ihre Grenzen stießen. An ihre Stelle traten Spiegelteleskope, bei denen eine stark reflektierende Oberfläche als Objektiv dient: Das einfallende Licht wird zumeist von einem parabolisch geformten Hauptspiegel gebündelt und auf einen weiteren Spiegel gelenkt. Von hier gelangt das Licht schließlich zum Beobachter beziehungsweise auf einen Sensor.

Hauptspiegel des Hale-Teleskops

Als 1949 das Hale-Teleskop am Palomar-Observatorium in den USA in Betrieb ging, schien jedoch auch bei Spiegelfernrohren das Ende erreicht: Das Objektiv aus verspiegeltem Glas weist einen Durchmesser von fünf Metern auf, ist zwischen 50 und 60 Zentimeter dick und wiegt etwa 15 Tonnen. Ein solches Teleskop zu montieren und zu bewegen, wirft gewaltige Probleme auf. Doch die enorme Dicke war nötig, damit sich der Spiegel nicht durch sein Eigengewicht verformt. Es mag daher überraschen, dass es heute Teleskope mit acht bis elf Meter großen Spiegeln gibt – und sogar noch deutlich größere Anlagen im Bau sind.

Der Trick liegt in der Konstruktionsweise: Moderne Spiegel sind dünn. Die vier acht Meter großen Spiegel des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO sind beispielsweise lediglich 17,5 Zentimeter dick. Denn die Spiegel der neuen Generation werden nicht durch ihre eigene Festigkeit, sondern „aktiv“ durch eine Vielzahl von kleinen Motoren – den Aktuatoren – in Form gehalten. Die erste Anlage mit einer solchen aktiven Optik war das 1989 in Betrieb genommene New Technology Telescope der ESO mit einem 3,6 Meter großen Spiegel, in Form gehalten von 99 Aktuatoren.

Hauptspiegel des ELT

Bei einem Durchmesser von etwa acht Metern gelangt man auch mit dieser Technik an eine Grenze. Die größten monolithischen, also aus einem Stück gefertigten, Spiegel sind die beiden 8,4 Meter großen Objektive des Large Binocular Telescope in den USA. Die Spiegel noch größerer Teleskope sind segmentiert: Sie bestehen aus vielen sechseckigen Elementen, die erheblich dünner sein können als ein großer Spiegel. Dadurch reduziert sich das Gesamtgewicht noch einmal deutlich.

Das größte Spiegelteleskop dieser Bauart entsteht derzeit auf dem Cerro Armazones in der chilenischen Atacamawüste, in unmittelbarer Nachbarschaft zum Very Large Telescope. Der mehr als 39 Meter messende Hauptspiegel des Extremely Large Telescope, kurz ELT, wird aus 798 hexagonalen und jeweils 1,4 Meter großen Segmenten bestehen. Das erste Licht ferner Himmelsobjekte soll das neue Teleskop der ESO im Jahr 2028 empfangen.