Europas größtes Sonnenteleskop GREGOR enthüllt magnetische Details der Sonne

Das größte europäische Sonnenteleskop GREGOR, das von einem deutschen Konsortium betrieben wird und sich am Teide Observatorium in Spanien befindet, hat gestochen scharfe Bilder der Feinstruktur der Sonne aufgenommen. Nach einer umfassenden Neugestaltung der GREGOR-Optik durch ein Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren des Leibniz-Instituts für Sonnenphysik (KIS) kann die Sonne von Europa aus mit einer höheren Auflösung als je zuvor beobachtet werden.

Die Sonne ist unser Stern und hat einen signifikanten Einfluss auf unseren Planeten, unser Leben und unsere Zivilisation. Indem wir den Magnetismus auf der Sonne untersuchen, können wir ihren Einfluss auf die Erde verstehen und somit Schäden an Satelliten und technologischer Infrastruktur minimieren. Mit dem GREGOR-Teleskop können Wissenschaftler Details von nur 50 km auf der Sonne auflösen, was einem winzigen Bruchteil des Sonnendurchmessers von 1,4 Millionen km entspricht. Dies ist, als würde man eine Nadel auf einem Fußballfeld aus einer Entfernung von einem Kilometer perfekt scharf sehen.

Dies war ein sehr aufregendes, aber auch äußerst herausforderndes Projekt. In nur einem Jahr haben wir Optik, Mechanik und Elektronik komplett neu gestaltet, um die bestmögliche Bildqualität zu erzielen. “ sagte Dr. Lucia Kleint, die das Projekt und die deutschen Sonnenteleskope auf Teneriffa leitete. Ein großer technischer Durchbruch gelang dem Projektteam im März dieses Jahres während der Ausgangssperre, als sie am Observatorium gestrandet waren und das optische Labor von Grund auf umbauten. Leider verhinderten Schneestürme Sonnenbeobachtungen. Als Spanien im Juli wiedereröffnet wurde, flog das Team sofort zurück und nahm die Bilder auf mit der höchsten Auflösung der Sonne, die jemals von einem europäischen Teleskop erreicht wurde.

Prof. Dr. Svetlana Berdyugina, Professorin an der Albert-Ludwig-Universität Freiburg und Direktorin des Leibniz-Instituts für Sonnenphysik (KIS), freut sich sehr über die hervorragenden Ergebnisse: „Das Projekt war ziemlich riskant, da solche Teleskop-Umbauten in der Regel Jahre dauern. Aber die großartige Teamarbeit und die sorgfältige Planung haben zu diesem Erfolg geführt. Jetzt haben wir ein mächtiges Instrument, um Rätsel auf der Sonne zu lösen. “ Mit der neuen Optik des Teleskops können Wissenschaftler Magnetfelder, Konvektion, Turbulenzen, Sonneneruptionen und Sonnenflecken detailliert untersuchen. Erste Bilder, die im Juli 2020 aufgenommen wurden, zeigen erstaunliche Details der Sonnenfleckenentwicklung und komplizierter Strukturen im Solarplasma.

Teleskopoptiken sind höchst komplexe Systeme aus Spiegeln, Linsen, Glaswürfeln, Filtern und weiteren optischen Elementen. Wenn nur ein Element nicht perfekt ist, beispielsweise aufgrund von Herstellungsproblemen, leidet die Leistung des gesamten Systems. Dies ähnelt dem Tragen einer Brille mit falschem Rezept, was zu einer verschwommenen Sicht führt. Anders als bei Brillen ist es jedoch sehr schwierig zu erkennen, welche Elemente in einem komplexen Teleskop Probleme verursachen können. Das GREGOR-Team fand mehrere dieser Probleme und berechnete Optikmodelle, um sie zu lösen.

Zum Beispiel ist der Astigmatismus eines dieser optischen Probleme. Er beeinträchtigt das Sehvermögen von 30-60% der Menschen, aber auch komplexe Teleskope. Bei GREGOR wurde dies korrigiert, indem zwei Elemente durch sogenannte off-axis Parabolspiegel ersetzt wurden, die mit einer Genauigkeit von 6 Nanometern poliert werden mussten, was etwa 1/10000 eines Haardurchmessers entspricht. In Kombination mit mehreren weiteren Verbesserungen führte die Neugestaltung zu einer scharfen Sicht des Teleskops. Eine technische Beschreibung des Redesigns wurde kürzlich von der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics in einem Artikel unter der Leitung von Dr. L. Kleint veröffentlicht.

Europäische Wissenschaftler haben über nationale Programme und ein von der Europäischen Kommission finanziertes Programm Zugang zu Beobachtungen mit dem GREGOR-Teleskop. Neue wissenschaftliche Beobachtungen beginnen im September 2020.

Die 1457 gegründete Albert-Ludwig-Universität Freiburg bietet Bachelor- und Masterstudiengänge sowie Doktorate in allen wichtigen Disziplinen an. Das Leibniz-Institut für Sonnenphysik (KIS) in Freiburg ist eine Stiftung des öffentlichen Rechts und Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Es betreibt Grundlagenforschung über die Sonne und andere Sterne.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Svetlana Berdyugina
Leibniz-Institut fuer Sonnenphysik (KIS)
Schoeneckstr 6,
79104 Freiburg
Germany
Email: berdyugina@leibniz-kis.de
Phone: +49-(0)761-3198-0

Originalpublikation:

“GREGOR: Optics redesign and updates from 2018-2020”
L. Kleint, T. Berkefeld, M. Esteves, T. Sonner, R. Volkmer, K. Gerber, F. Krämer, O. Grassin, and S. Berdyugina, Astronomy & Astrophysics, in press, https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038208

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