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Erfolgreiche Messung mit Instrument PEPSI
Redaktion
/ Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam
astronews.com
13. Oktober 2017
Am Large Binocular Telescope, dem Doppel-Teleskop
auf dem Mount Graham im US-Bundesstaat Arizona, wurde jetzt ein in Potsdam
entwickeltes Instrument erfolgreich in Betrieb genommen. PEPSI kombiniert ein
Polarimeter mit einem Spektrografen, wodurch sich ganz neue Erkenntnisse über
die Magnetfelder von Sternen und die Atmosphären von extrasolaren Planeten
gewinnen lassen.
Das Large Binocular Telescope auf dem Mount
Graham in Arizona.
Foto: Large Binocular Telescope Observatory [Großansicht] |
Die Installation des am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)
entwickelten Instruments PEPSI (Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic
Instrument) am Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona wurde nun
erfolgreich fertiggestellt und die beiden Polarimeter in den Brennpunkten des
LBT montiert.
Zum Test haben Wissenschaftler das Teleskop auf den Stern Gamma Equulei
gerichtet und erfolgreich polarisiertes Licht, das in bestimmten
Ausbreitungsrichtungen bevorzugt schwingt, gemessen. Mithilfe der so erstellten
Spektren lässt sich beispielsweise ableiten, wie die Geometrie und Stärke von
magnetischen Feldern auf den Oberflächen von weit entfernten Sternen beschaffen
sind, oder das Sternlicht, das von den Atmosphären potenziell bewohnbarer
Exoplaneten reflektiert wird, untersuchen.
Ein Polarimeter spaltet das Licht von Sternen gemäß dessen Schwingungsebenen
auf. Im Gegensatz dazu zerlegt ein Spektrograf das Licht nach der
Schwingungsfrequenz der Wellen. Wenn Astronomen Polarimeter und Spektrograf
sowie ein leistungsstarkes Teleskop kombinieren, können sie Spektren von
polarisiertem Licht erstellen. Dies erlaubt es ihnen wiederum, die Wellenfront
des eintreffenden Sternenlichts vollständig zu charakterisieren und Details, die
sonst verborgen blieben, offenzulegen.
Bei der Analyse des magnetischen Referenzsterns Gamma Equulei erhielten die
Wissenschaftler eine Reihe von Spektren in zirkular und linear polarisiertem
Licht. Diese Spektren haben eine Auflösung, die so fein ist, dass sich zwei
Wellenlängen noch separieren lassen, die nur fünf Hundertstel vom Durchmesser
eines Wasserstoff-Atoms auseinander liegen. Die gemessenen Spektren umfassen
zudem gleichzeitig zwei große Wellenlängen-Regionen im optischen Bereich und
erreichten ein Signal-zu-Rauschen Verhältnis von 900 in zwölf Minuten
Belichtungszeit.
Da die beiden Polarimeter für die beiden LBT-Teleskope – jedes hat einen
Spiegel mit einem Durchmesser von 8,4 Metern – im Design identisch und modular
aufgebaut sind, konnte die zirkulare und lineare Polarisation simultan gewonnen
werden. Die Testmessung mit Gamma Equulei beinhaltete auch ein sogenanntes
Null-Spektrum. Ein Null-Spektrum entsteht, wenn die differentielle
Beobachtungssequenz in den zwei Fasern ausgetauscht wird. Das Null-Spektrum
würde idealerweise alle Polarisation vom Stern auslöschen und wäre unabhängig
von der Wellenlänge. Jede verbleibende Polarisation wäre somit auf Effekte des
Instruments zurückzuführen.
"Das Null-Spektrum für PEPSI zeigt einen außergewöhnlich niedrigen Grad von
instrumenteller Polarisation", freut sich Prof. Dr. Klaus Strassmeier, der
verantwortliche Wissenschaftler des Projekts. "Das ist etwa zehnmal besser als
bei den derzeit besten existierenden Spektralpolarimetern, die an anderen
Teleskopen verfügbar sind."
Verschiedene Ausstattungs- und Design-Merkmale von PEPSI erlauben die
optimale Konfiguration des Polarimeters. "PEPSI wird es uns zukünftig
ermöglichen, die magnetischen Felder von Sternen mit einer enorm hohen Präzision
zu messen", betont Dr. Ilya Ilyin vom AIP. Alle Partner, die am LBT beteiligt
sind und zu denen auch die deutsche astronomische Gemeinschaft gehört, können
PEPSI bereits am LBT nutzen.
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