Von Jeanne Rubner

Es sei "eine phantastische Zeit, eine Renaissance der Astronomie", schwärmt Richard West, Astrophysiker an der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Garching, wenn er von den neuen Entwicklungen in seiner Disziplin spricht. Und sein Kollege, der Physiker Fritz Merkle, vergleicht die heutige Zeit mit jener Galileis, dem sich durch das Teleskop neue Welten auftaten. Bereits hat das Weltraumteleskop Hubble erste Bilder geliefert. Anfang des Monats sollten der Röntgensatellit Rosat sowie eine amerikanische Raumfähre mit vier verschiedenen astronomischen Meßinstrumenten an Bord ins All starten. Und nun erweitert sich der astronomische Horizont auch von der Erde aus. Mit Hilfe einer neuen Technik, der adaptiven Optik, können irdische Teleskope den störenden Einfluß der Atmosphäre nahezu vollständig korrigieren und "weltraumscharfe" Bilder liefern.

Bisher haben die turbulenten Luftschichten Beobachtungen von der Erde aus wesentlich eingeschränkt. Denn die Atmosphäre ist keine homogene Masse, sie besteht vielmehr aus kleinen, beweglichen "Luftzellen". Diese bewirken, daß anstelle eines Bildes mehrere wackelnde Bilder eines Sterns entstehen. So ist die Abbildung eines Objekts durch ein Teleskop nicht scharf, sondern verschmiert.

In einem europäischen Versuchsprojekt haben Wissenschaftler und Ingenieure einen kleinen, computergesteuerten und verformbaren Spiegel gebaut, der dem verschmierenden Effekt der Erdatmosphäre entgegenwirkt. Der kleine Hilfsspiegel empfängt alles Licht, das ein 3,6-Meter-Teleskop der ESO in La Silla, hoch oben in den chilenischen Bergen, sammelt. Empfindliche Sensoren messen die atmosphärischen Verzerrungen des Lichtes eines nahe liegenden, hellen Referenzsterns. Daraus berechnet ein Computer, wie der Hilfsspiegel verbogen werden muß, um die störende Wirkung der Luftmassen zu kompensieren. Hundertmal pro Sekunde wird der Spiegel an neunzehn verschiedenen Stellen gezogen und geschoben. So entstehen viermal schärfere Bilder, deren Auflösung nur noch geringfügig durch die Atmosphäre begrenzt ist. Weil das Licht eines beobachteten Objekts durch die Korrekturtechnik stärker gebündelt wird, können bis zu sechzehnmal lichtschwächere Sterne als bisher ins Visier genommen werden. Daß immer ein Referenzstern notwendig ist, um die Korrektur des Spiegels zu berechnen, sieht Fritz Merkle, Mitarbeiter am Projekt, nicht als Problem. "In jedem kleinen Himmelsausschnitt gibt es ausreichend viele Objekte, die hell genug sind", sagt er. Die ersten Bilder mit der neuen Technik stammen aus dem Infrarotbereich, und zwar aus gutem Grund: Je kurzwelliger das Licht ist, um so stärker muß der Spiegel verbogen werden, was weitere Stützstellen und einen leistungsfähigeren Rechner erfordert. Fritz Merkle ist jedoch zuversichtlich, daß bald auch "entwackelte" Bilder im sichtbaren Bereich möglich sein werden.

Adaptive Optik ergänzt eine andere Technik, die aktive Optik, die mit großem Erfolg am New Technology Telescope der ESO in La Silla erprobt wird. Aktive Optik sorgt dafür, daß astronomische Spiegel immer optimal ausgerichtet sind, wenn Wind, Hitze und Schwerkraft sie verbiegen. Im Gegensatz zur adaptiven Optik, bei der ein Spiegel lokal verformt wird, richtet die aktive Optik den gesamten Spiegel aus.

Bedeuten diese Fortschritte nun, daß Beobachtungen im Weltraum bald überflüssig sein könnten? Nicht ganz, denn ein erheblicher Teil der Strahlen aus dem All wird von der Atmosphäre absorbiert. Auf der Erde zu empfangen sind sichtbares Licht, ein Teil der Infrarotstrahlung und Radiowellen. Röntgenstrahlung und ultraviolettes Licht hingegen erreichen Erdteleskope nicht. Astronomie im Weltraum erlaubt es, Vorgänge zu erforschen, die sich im kurzwelligen, also energiereichen Spektrum abspielen, etwa die Entstehung von Galaxien, Neutronensternen oder Quasaren. Leistungsfähige Teleskope auf der Erde mit aktiver und adaptiver Optik, deren Auflösung derjenigen von Weltraumgeräten nicht nachsteht, werden aber sicherlich bald zu einer ernst zu nehmenden Konkurrenz, was den sichtbaren und infraroten Bereich betrifft. Nicht zuletzt aus Kostengründen, ist doch eine Stunde Beobachtungszeit auf der Erde wesentlich billiger als im Weltraum. So kostet bei der amerikanischen Shuttle-Mission Astro, die nur neun Tage dauert, eine Stunde Beobachtungszeit mehrere Millionen Mark. Das ist etwa hundertmal teurer als eine Stunde an einem irdischen Teleskop.