Schlagwort: Laser

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Nebel mit Laserstrahlen

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit und Bildrechte: Stéphane Guisard (Los Cielos de America, TWAN)

Beschreibung: Vier Laserstrahlen schneiden durch dieses tolle Bild des Orionnebels, zu sehen war das am Paranal-Observatorium der ESO in der Atacamawüste auf dem Planeten Erde.

Die Laser sind kein Zeichen eines interstellaren Konflikts, sondern dienen einer Orion-Beobachtung mit UT4, einem der großen Teleskope des Observatoriums, bei einem technischen Test des bildschärfenden adaptiven Optiksystems. Diese Ansicht des Nebels mit Laserstrahlen wurde mit einem kleinen Teleskop außerhalb der UT4-Kuppel fotografiert. Die Strahlen sind aus diesem Blickwinkel sichtbar, weil die dichte niedrige Erdatmosphäre wenige Kilometer über dem Observatorium das Laserlicht streut. Die vier kleinen Segmente hinter den Strahlen sind die Emissionen einer Atmosphärenschicht mit Natriumatomen in einer Höhe von 80-90 Kilometern, die vom Laserlicht angeregt werden. Aus Sicht der UT4 bilden diese Segmente helle Flecken oder künstliche Leitsterne. Ihre Schwankungen werden in Echtzeit genützt, um Unschärfe durch die Atmosphäre in der Sichtlinie zu korrigieren, indem man einen verformbaren Spiegel im Strahlengang des Teleskops steuert.

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Der Blick Richtung M106

Mitten im Bild leuchtet die markante Spiralgalaxie M106. Sie ist von weiteren Galaxien der Galaxiengruppe Canes-Venatici-II umgeben. Im Bildfeld sind viele Sterne verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: Fabian Neyer

Messier 106 ist eine große, helle, schöne Spirale. Sie liegt mitten in dieser kosmischen Aussicht voller Galaxien. Das Teleskopsichtfeld ist zwei Grad breit. Es liegt im gut erzogenen Sternbild Jagdhunde (Canes Venatici) nahe der Deichsel des Großen Wagens.

M106 ist das größte Mitglied der Galaxiengruppe Canes-Venatici-II. Sie ist auch als NGC 4258 bekannt. Ihr Durchmesser beträgt etwa 80.000 Lichtjahre. Die Galaxie ist 23,5 Millionen Lichtjahre entfernt. Dafür, dass die Galaxie so weit entfernt ist, ist die Entfernung zu M106 gut bekannt. Der Grund dafür ist, dass die Distanz direkt gemessen werden kann, indem man ihre ungewöhnliche Maser-Emission rückverfolgt. Die sehr seltene natürliche Maser-Emission entsteht durch Wassermoleküle in Molekülwolken, die um einen aktiven Galaxienkern kreisen.

NGC 4217 ist eine weitere markante Spiralgalaxie in der Szenerie. Sie liegt rechts unter M106 und ist fast genau von der Kante sichtbar. Die Entfernung zu NGC 4217 ist viel weniger gut messbar. Sie wird auf etwa 60 Millionen Lichtjahre geschätzt.

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Der verlorene Stern Eta Carinae

Der Stern Eta Carinae ist von zwei keulenförmigen Ballons flankiert. Sie sind von dunklen Staubbahnen überzogen. In der Mitte strahlt der Stern hinter einem Staubring.

Bildcredit: J. Morse (Arizona State U.), K. Davidson (U. Minnesota) et al., WFPC2, HST, NASA

Eta Carinae steht vielleicht knapp vor einer Explosion. Aber niemand weiß, wann es so weit ist. Vielleicht explodiert er nächstes Jahr, vielleicht in einer Million Jahren. Eta Carinae ist etwa 100 Mal massereicher als unsere Sonne. Daher ist er ein aussichtsreicher Kandidat, zu einer Supernova zu werden, die zur Gänze explodiert. Historische Aufzeichnungen besagen, dass Eta Carinae vor etwa 150 Jahren einen ungewöhnlichen Ausbruch hatte. Dabei wurde er einer der hellsten Sterne am Südhimmel.

Eta Carinae befindet sich im Schlüssellochnebel. Er ist der einzige Stern, der vermutlich natürliches Laserlicht abstrahlt. Dieses Bild wurde 1996 fotografiert. Es zeigt neue Details im ungewöhnlichen Nebel, der den gefährlichen Stern umgibt. Man erkennt deutlich zwei getrennte Keulen, eine heiße Zentralregion und seltsame strahlenförmige Streifen. Die Keulen sind mit Gas- und Staubbahnen überzogen. Sie absorbieren das blaue und ultraviolette Licht, das nahe der Mitte abgestrahlt wird. Die Natur der Streifen kennt man noch nicht.

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MESSENGERs letzter Tag auf Merkur

Das Bild zeigt einen Ausschnitt der Merkuroberfläche, auf dem die Raumsonde MESSENGER einschlug. Das farbcodierte Bild zeigt hohe Bereiche in roten Farben, blaue Gebiete liegen tiefer.

Bildcredit: NASA, Johns Hopkins Univ. APL, Arizona State Univ., CIW

MESSENGER war die erste Raumsonde im Orbit um Merkur. Sie kam gestern in dieser Region der Merkuroberfläche zur Ruhe. Die Ansicht entstand aus MESSENGER-Bildern und Daten des Laserhöhenmessers. Sie zeigt den Blick nach Norden über den nordöstlichen Rand des großen Kraters Shakespeare, der mit Lava gefüllt ist. Der Krater Janáček ist 48 Kilometer groß. Er befindet sich links oben beim Bildrand.

Die Geländehöhe ist farbcodiert. Rot gefärbte Bereiche liegen zirka 3 Kilometer über den blauen Regionen. MESSENGERs letzter Umlauf endete laut Berechnung in der Mitte. Dann sollte die Raumsonde mit fast 4 Kilometern pro Sekunde auf der Oberfläche einschlagen. Dabei entstand wohl ein neuer, etwa 16 Meter großen Krater.

Der Einschlag auf Merkurs Rückseite wurde nicht mit Teleskopen beobachtet. Doch er wurde indirekt bestätigt. Denn zu der Zeit, als das Signal der Raumsonde wieder hinter dem Planeten auftauchen sollte, wurde kein Signal mehr empfangen.

Die Raumsonde „MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemisty and Ranging“ startete 2004. Nachdem sie 2011 den innersten Planeten des Sonnensystems erreicht hatte, umkreiste sie Merkur mehr als 4000 Mal.

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Eine Nacht in Poker Flat

Von links unten steigen leuchtende Spuren zur oberen Bildmitte auf. Es sind vier startende Raketen. Die leuchtenden Spuren enden scheinbar beim Zentrum der Strichspuren, die die Sterne am Himmel gezogen haben. Der ganze Himmel ist von grünen Polarlichtern überzogen.

Bildcredit und Bildrechte: NASA / Jamie Adkins

Vier suborbitale Forschungsraketen der NASA starteten in der Nacht des 26. Jänner an der Poker Flat Research Range der Universität von Alaska. Dieses Kompositbild zeigt alle vier Starts der kleinen, mehrstufigen Raketen in Zeitraffer. Sie erforschen den faszinierenden Winterhimmel, der von Polarlichtern beleuchtet wird.

Hoch über dem Horizont kreisten Sterne um den Nordpol am Himmel. Der Standort liegt 48 Kilometer nördlich von Fairbanks in Alaska. Auch LiDAR – das sind gepulste grüne Laserstrahlen – zogen Spuren im Bild.

Die Nutzlasten, die gestartet wurden, waren vier Experimente. Zwei trugen die Bezeichnung Mesosphere-Lower Thermosphere Turbulence (M-TeX). Die anderen beiden wurden als Mesospheric Inversion-layer Stratified Turbulence (MIST) bezeichnet. Sie arbeiteten erfolgreich und erzeugten Kondensstreifen in großer Höhe, die man vom Boden aus sah.

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Vier Laser über Mauna Kea

Drei Kuppeln von Sternwarten schicken Laserstrahlen zum Zentrum der Galaxis am Himmel, ein vierter Laserstrahl leuchtet von außerhalb des Bildes hinauf.

Bildcredit und Bildrechte: Jason Chu (IfA Manoa)

Greifen die Laser gigantischer Teleskope das Zentrum der Galaxis an? Nein. Laserschüsse von Teleskopen verbessern die astronomischen Beobachtungen. Die unruhige Atmosphäre der Erde verursacht Schwankungen im Sternenlicht über dem Teleskop.

Oft gibt es aber dort, wo man beobachten möchte, keinen hellen Stern, der Information zur Unruhe der Atmosphäre liefert. Daher erzeugt man mit einem Laser einen künstlichen Stern. Der künstliche Laser-Leitstern wird beobachtet. So erhält man genaue Informationen zur Unschärfe in der beobachteten Region.

Die Unschärfe wird durch rasche Verkrümmung des Teleskopspiegels so gut wie möglich korrigiert. Man nennt das adaptive Optik. Diese Technik erlaubt hoch aufgelöste, scharfe Beobachtungen echter Sterne, Planeten und Nebel von der Erde aus.

Die Teleskope im Bild stehen auf dem Mauna Kea auf Hawaii (USA). Sie untersuchten gleichzeitig das Zentrum der Galaxis. Dazu nützten sie vier Laserstrahlen. Damit erzeugten sie dort, wo sie beobachten wollten, einen künstlichen Stern.

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Roter Mond, grüner Strahl

Links oben leuchtet der rote Mond bei einer totalen Mondfinsternis, unten ist er etwas heller als oben. Die Finsternis wurde genützt, um einen grünen Laserstrahl auf einen der Apollo-Reflektoren zu richten. So wurde die Distanz zwischen Mond und Erde millimetergenau vermessen.

Bildcredit und Bildrechte: Dan Long (Apache Point Observatory) – Dank an Tom Murphy (UC San Diego)

Diese keine Szene stammt nicht aus einem Science-Fiction-Film mit Spezialeffekten. Der grüne Lichtstrahl und die rote Mondscheibe sind echt. Sie wurden am 15. April in den frühen Morgenstunden fotografiert. Natürlich ist die rote Mondscheibe leicht erklärbar. Das Bild wurde nämlich diese Woche bei der totalen Mondfinsternis fotografiert.

Der verfinsterte Mond ist in den Erdschatten getaucht. Er reflektiert das gedämpfte rötliche Licht aller Sonnenuntergänge und -aufgänge, das am Rand des Planeten Erde gefiltert wird. Aus der Mondperspektive wäre es als Silhouette zu sehen.

Der grüne Lichtstrahl ist ein Laserstrahl. Er wurde vom 3,5-Meter-Teleskop am Apache-Point-Observatorium im Süden von New Mexico abgestrahlt. Man sieht den Pfad des Strahls, weil die Erdatmosphäre einen Teil des intensiven Laserlichts streut. Das Ziel des Lasers der Apollo-15-Retroreflektor, der 1971 von Astronauten auf dem Mond aufgestellt wurde.

Man misst die Zeit, die das Licht des Laserpulses braucht, bis es zurückkehrt. So kann das Experimentalteam der Universität von Kalifornien in San Diego die Distanz zwischen Erde und Mond millimetergenau messen. Das liefert einen Nachweis der Allgemeinen Relativitätstheorie. Sie war Einsteins Gravitationstheorie.

Wenn man des Lunar-Laser-Ranging-Experiment bei einer totalen Mondfinsternis durchführt, nützt man die Erde als kosmischen Lichtschalter. Wenn man das direkte Sonnenlicht abdeckt, war die Leistung des Reflektors besser, als wenn das Experiment im vollen Sonnenlicht bei einem normalen Vollmond durchgeführt wird. Dieser Effekt wird liebevoll „Fluch des Vollmondes“ genannt.

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Laserangriff auf das galaktische Zentrum

Unten in der Mitte steht ein VLT-Teleskop mit geöffneter Kuppel. Es schießt einen Laserstrahl nach oben zum Zentrum der Milchstraße, das sich oben im Bild befindet. Genaue Erklärung im Text.

Bildcredit: Yuri Beletsky (ESO)

Warum schießen diese Leute einen mächtigen Laserstrahl zum Zentrum der Milchstraße? Zum Glück ist es nicht der erste Schritt zu einem galaktischen Krieg. Vielmehr versuchen Forschende am Very Large Telescope (VLT) in Chile, die Unruhe der sich ständig verändernden Erdatmosphäre zu messen.

In großer Höhe werden Atome vom Laser angeregt. Sie erscheinen dadurch wie ein künstlicher Stern. Durch die ständige Beobachtung so eines künstlichen Sterns kann man die Luftunruhe der Atmosphäre sofort messen. Diese Information wird in einen VLT-Teleskopspiegel eingespeist. Der Spiegel wird dann leicht deformiert. So wird die Unschärfe ausgeglichen. Hier beobachtete ein Teleskop das Zentrum unserer Galaxis. Daher wurde die Luftunruhe der Erdatmosphäre in diese Richtung gemessen.

Was einen intergalaktischen Kampf betrifft: Im Zentrum unserer Milchstraße sind keine Opfer zu erwarten. Das Licht dieses mächtigen Lasers wäre, wenn man es mit dem Licht unserer Sonne kombiniert, nur so hell wie ein blasser, ferner Stern.

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