Abenteuer Astronomie

Eine Technik, die sich in den letzten Jahren Amateurastronomen zu eigen gemacht haben, um perfekte Bilder von Planeten und Mond- und Sonnendetails zu erzeugen, hat auch in der professionellen Astronomie eine Berechtigung – und kann mitunter bessere Resultate liefern als die um ein Vielfaches teurere Adaptive Optik: Videoastronomie, bei der dutzende kurzbelichtete Aufnahmen in jeder Sekunde gemacht und die besten aufaddiert werden. Die Luftunruhe verringert fast immer die Bildschärfe drastisch: Auch an guten Standorten von Profiobservatorien hat man häufig mit Sternscheibchen von einer Bogensekunde und größer zu kämpfen, wenn man lange belichtet. Kurzbelichtete Einzelbilder frieren dieses „Seeing“ ein und liefern statt eines großen verwaschenen Sternflecks ein sogenanntes Speckle-Muster, ein bizarr geformtes Gebilde mit einem oder mehreren Helligkeitsmaxima, das von Bild zu Bild anders aussieht.

Bei kleinen Teleskopen – wie in der Amateurastronomie die Regel – liegt oft nur eine Turbulenzzelle gleichzeitig vor der Optik, und es gibt einen markanten Speckle, der gelegentlich auch sehr scharf definiert ist: Pickt man nur diese Aufnahmen heraus und addiert sie genau übereinander, lässt sich ein nahezu beugungsbegrenztes Bild zurückgewinnen. Das ist das Geheimnis hinter den superscharfen Planetenaufnahmen mit Webcams oder Camcordern, die in den letzten Jahren allerorten gewonnen werden. Bei modernen Großteleskopen klappt diese Technik aber nicht, weil hier immer viele Turbulenzzellen gleichzeitig vor den viele Meter großen Spiegeln sitzen: Es ist beliebig unwahrscheinlich, dass sich alle einmal gleichzeitig optimal verhalten, weshalb stets ein komplexes Specklemuster zu sehen ist. Aufaddieren hilft da kaum, und viel aufwändigere mathematische Verfahren sind vonnöten, um die volle Winkelauflösung beugungsbegrenzt zurückzugewinnen. Oder man setzt die hardwareintensive Adaptive Optik ein, die aber nur im nahen Infraroten funktioniert.

Bei kleineren Profiteleskopen der 1 bis 3 Meter-Klasse, das haben britische Astronomen mit dem 2,5-Meter-Nordic Optical Telescope auf La Palma eingehend demonstriert, klappt die Technik des Aussortierens und Aufaddierens von Videobildern aber doch: Es sind immer nur ein paar Turbulenzzellen gleichzeitig vor der Optik, und mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit wird man immer wieder einmal ein wirklich gutes Einzelbild einfangen, das praktisch die volle Teleskopauflösung realisiert, nur ziemlich unterbelichtet ist. Die besten werden aufaddiert: „Lucky Imaging“ haben sie diese Technik getauft – die erst mit einer neuen Generation von CCD-Kameras möglich wurde, die durch spezielle Verschaltung ein extrem reduziertes Ausleserauschen haben. Das NOT schafft per Lucky Imaging stellare Grenzgrößen von fast 20 mag. und gleichzeitig (bei gnädigem Seeing) eine Auflösung von 0,15 Bogensekunden. Und das über ein Bildfeld von einer Bogenminute: Bei Adaptiver Optik sind die geschärften Felder nur ein paar Bogensekunden groß. Speziell für bestimmte Himmelsdurchmusterungen ist Lucky Imaging demnach klar vorzuziehen – so wurden prompt eine Menge neue Doppelsterne entdeckt. Und selbst bei miesem Seeing verbessert es die Bildschärfe immer noch um einen typischen Faktor 5.