Teleskop

Dieser Artikel erläutert das astronomische Instrument. Weitere Bedeutungen des Wortes Teleskop siehe Teleskop (Begriffsklärung).
Polnisches 1,3-m-Teleskop, Las-Campanas-Observatorium, Chile
Radioteleskope des VLA in New Mexico

Ein Teleskop ist ein Instrument, das elektromagnetische Wellen sammelt und bündelt, um weit entfernte Objekte beobachten zu können. Der aus dem griechischen τῆλε (téle) fern und σκοπεῖν (skopéin) beobachten, ausspähen gebildete Ausdruck wurde zwar erst in der Neuzeit geprägt, doch gab es schon im Altgriechischen das Wort τηλεσκόπος (teleskópos) weithin schauend.[1]

Die ersten Teleskope waren Fernrohre, die mit Linsen arbeiten. Als erstes Teleskop gilt das holländische oder Galilei-Fernrohr, 1608 erfunden und ab 1610 von Galileo Galilei weiterentwickelt. Die schärferen astronomischen oder Kepler-Fernrohre wurden einige Jahre später konzipiert, lichtstärkere und farbreine Objektive aber erst ab 1770.

Als um 1900 die Linsenfernrohre mit den bis 20 Meter langen Riesenteleskopen an ihre Grenzen stießen, ging die Entwicklung auf die kompakteren Spiegelfernrohre über, die heute 8–10 Meter Durchmesser erreichen. Ihre Prototypen – das Cassegrain- und Newton-Teleskop – entstanden aber schon um 1670. Die modernen Weltraumteleskope beobachten auch im UV und Infrarot, während am Boden die Radioteleskope zu großen und flächendeckenden Antennensystemen ausgebaut werden.

Zum Begriff Teleskop

Der Begriff Teleskop wird über die optische Astronomie (sichtbares Licht, UV und Infrarot) hinaus auch bei Röntgen- und Radiostrahlung gebraucht. Auch optische Baugruppen, die wie ein optisches Teleskop aufgebaut sind, aber nicht der Beobachtung ferner Gegenstände dienen, werden so bezeichnet. Ein solches Teleskop kann z. B. zur Strahlaufweitung (Vergrößern des Strahldurchmessers) von Lasern verwendet werden, um den Strahl über größere Entfernungen übertragen zu können oder um seine Intensität zu verringern.

Teleskop wird gelegentlich noch weiter verallgemeinert auf Anordnungen von Teilchen- oder Strahlungsdetektoren, die richtungsempfindlich sind, also eine Rekonstruktion der Einfallsrichtung der detektierten Strahlung erlauben (siehe Detektorteleskop). Ein Beispiel dafür ist der Begriff Neutrinoteleskop, der stellenweise in der Literatur verwendet wird.[2]

Geschichte der optischen Teleskope

Vom Galilei- und Kepler-Fernrohr zum Achromaten

Als erstes Teleskop gilt das Galilei-Fernrohr, auch holländisches Fernrohr genannt. Es wurde vom holländischen Brillenmacher Hans Lipperhey um 1608 erfunden und in der Folgezeit von Galileo Galilei weiterentwickelt.

Nach Pierre Borel sollen jedoch Zacharias Janssen und dessen Vater die wahren Erfinder sein (1610) und Hans Lipperhey erst ein Teleskop gebaut haben, nachdem er von Janssens Erfindung gehört hatte.[3]

Ein schärferes Bild und größeres Gesichtsfeld hatte das Kepler-Fernrohr (astronomisches Fernrohr), das 1611 von Johannes Kepler konzipiert und 1613 vom Jesuiten Christoph Scheiner verwirklicht wurde. Um die chromatische Aberration zu verringern, verwendete man zunächst sehr langbrennweitige Objektive. Kompaktere und lichtstärkere Teleskope erhielt man erst, als um 1750 die Achromate erfunden wurden. Dennoch dauerte es noch einige Jahrzehnte, bis Josef Fraunhofer um 1825 Objektive mit Öffnungen über 30 cm herstellen konnte. In der Zwischenzeit setzte man für lichtschwache Himmelsobjekte wie Nebelflecke oder Galaxien die etwas lichtstärkeren Spiegelteleskope ein, deren Metallspiegel jedoch sehr schwer waren und eine höhere Schliffgenauigkeit erforderten.

Erste Spiegelteleskope

Die ersten dieser Spiegelteleskope waren in den 1630er-Jahren konzipiert worden, hatten aber wegen des gekippten Hauptspiegels große Abbildungsfehler. Wesentlich verbessert wurden sie erst 1663 durch James Gregory und 1672 durch Laurent Cassegrain und Isaac Newton. Diese noch heute verwendeten Bauarten des Cassegrain- und Newton-Teleskops wurden zu Prototypen der um 1900 einsetzenden Weiterentwicklung.

Der Leviathan um 1860. Der Beobachter steht auf einer bis zu 18 m hohen Brücke.

Größenmäßig gipfelte sie bereits 1845 mit Lord Rosses 16 Meter langem Leviathan, dessen 1,83 m großer Metallspiegel allein 3,8 Tonnen wog. Mit diesem – freilich schwer zu handhabendem – Instrument konnte der begüterte Hobbyastronom erstmals die Spiralstruktur einiger Galaxien erkennen, was ihm damals aber kein Fachastronom glaubte.

Als Fraunhofers Nachfolgern bessere Glassorten und Gussmethoden zur Verfügung standen, wurden in den 1870er Jahren immer größere Linsenteleskope gebaut. Den Anfang setzte die Sternwarte Nizza mit einem 26-Zoll-Objektiv (65 cm), mit dem erstmals Schiaparellis Marskanäle von anderen Astronomen bestätigt wurden. 1877 folgte die Universitätssternwarte Wien mit dem Grubb'schen 68-cm-Refraktor, den St. Petersburg wenig später um 5 cm übertraf. Während aber in den Folgejahren noch größere Objektive die Trennschärfe weiter steigerten, wurde zu Gunsten der Lichtstärke auch der Glasguss für 1-Meter-Spiegel entwickelt.

Astrophysik und Großteleskope

Mit dem Aufkommen der Astrophysik konzipierte man sogenannte Doppelrefraktoren, die visuell-spektrografisches und fotografisches Beobachten kombinierten konnten. In Paris und Potsdam wurden 1893/99 solche Refraktoren mit 80/60 cm Apertur errichtet und der Höhenflug der Spektroskopie begann. Doch als in den USA die Lick- und Yerkes-Sternwarte sogar Teleskope mit Objektiven von 91 und 102 cm installierten, war man an die optisch-mechanischen Grenzen gestoßen: die Linsendurchbiegung machte weitere Steigerungen von Lichtstärke und Auflösung zunichte, und die Montierungen dieser dutzend Tonnen schweren Ungetüme waren extrem aufwendig, da Linsen im Gegensatz zu Spiegeln nur am Rand gefasst werden können.

Daher ging die Weiterentwicklung wieder auf die Spiegelteleskope über, für die man seit etwa 1900 geeignete Verfahren für den Glasguss entwickelt hatte. Den größten Fortschritt brachte das 2,5-Meter-Hooker-Teleskop auf dem Mount Wilson, mit dem erstmals der Rand des Andromedanebels in einzelne Sterne aufgelöst werden konnte und die Spektroskopie auch sehr ferner Objekte gelang. Es erhielt eine stabile Rahmenmontierung, ebenso wie 1947 das 5-Meter-Teleskop von Mount Palomar. Dieses blieb 30 Jahre das weltweit größte Teleskop. Der 1975 für das russische Selentschuk gegossene 6-Meter-Spiegel war der letzte seiner Art – er zeigte bereits deutliche Durchbiegungen – und so ging man bei den Großteleskopen der 1980er-Jahre auf segmentierte Spiegel über. Die meisten dieser modernen Instrumente sind nach dem um 1970 entwickelten Ritchey-Chretien-System konzipiert.

Segmentierter Hauptspiegel des Southern African Large Telescope

Heute gibt es bereits mehrere Spiegelteleskope der 8- bis 10-Meter-Klasse, deren aktive Optik die Spiegelform stabilisiert. Dabei wird auch die Verformung wegen der veränderlichen Teleskopneigung korrigiert. Zusätzlich verringert die neu entwickelte adaptive Optik den Einfluss der Luftunruhe. Für etwa 2020 plant die ESO das 30-Meter-"European Extremely Large Telescope" (E-ELT), das die neunfache Lichtstärke der heutigen 10-Meter-Spiegel besitzen wird.

Als um 1900 die Linsenfernrohre mit den bis 20 Meter langen Riesenteleskopen an ihre Grenzen stießen, ging die Entwicklung auf die kompakteren Spiegelfernrohre über, die heute 8–10 Meter Durchmesser erreichen. Ihre Prototypen – das Cassegrain- und Newton-Teleskop – entstanden aber schon um 1670. Die modernen Weltraumteleskope beobachten auch im UV und Infrarot, während am Boden die Radioteleskope zu großen und flächendeckenden Antennensystemen ausgebaut werden.

Teleskoparten

Einfaches optisches Spiegelteleskop nach Newton-Bauart mit Sucher für den Hobby-Gebrauch
Linsenteleskop der Sternwarte Aachen
Das LBT (Large Binocular Telescop)

Je nach dem Frequenzspektrum beziehungsweise Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung unterscheidet man:

Von den Weltraumteleskopen abgesehen sind sie auf die Wellenlängen des Astronomischen Fensters angewiesen, in denen die Strahlung von der Erdatmosphäre nicht oder wenig absorbiert wird. Ein möglichst hochgelegener, klimatisch trockener Standort ist dabei von Vorteil.

Um Teleskope auf ein astronomisches Objekt richten zu können, werden sie zumeist auf einer Montierung angebracht. Ausnahmen sind feststehende Großteleskope wie das Arecibo-Observatorium oder Weltraumteleskope, die anders positioniert werden.

Es gibt ein reichhaltiges Teleskopzubehör (siehe weiter unten), angefangen von Filtern bis hin zu unterschiedlichsten Okularen. Hochmoderne Hexapod-Teleskope können mit Hilfe von lineartechnischen Aktuatoren frei in allen drei Raumrichtungen ausgerichtet werden.

Besondere Bauarten

Geöffnete Teleskoptür von SOFIA

Bedeutende Teleskope

Teleskope für sichtbares Licht (optische Teleskope)

Die zurzeit größten optischen Teleskope mit Hauptspiegeldurchmessern über 8 m sind:

Größere Teleskope wie European Extremely Large Telescope oder das Giant Magellan Telescope sind in Planung.

Historisch bedeutend war unter anderen das Hale Teleskop auf dem Mount Palomar in Kalifornien.

Weitere Teleskope sind in den Kategorien Optisches Teleskop und Bodengebundenes Observatorium sowie in der Liste der größten optischen Teleskope aufgeführt.

Radioteleskope

Weltraumteleskope

Nutzung des Primärbildes

Visuelle Beobachtungen mit kleineren Teleskopen werden mittels eines Okulars durchgeführt, das hinter dem Fokus angebracht wird. Handelsübliche Kleinbild- oder Mittelformatkameras oder auch elektronische Sensoren können hier angesetzt werden. Bei großen Teleskopen befinden sich an dieser Stelle verschiedene Zusatzgeräte wie Spektrografen, Fotometer oder Kameras.

Großteleskope nutzen den Fokus des Hauptspiegels (den Primärfokus) für direkte Beobachtungen. Dafür befindet sich bei einigen Teleskopen dort eine Primärfokuskabine, die den Fangspiegel ersetzt. Vor Einführung elektronischer Detektoren hielt sich dort während des gesamten Beobachtungsprogramms ein Astronom auf, heute wird nur das Instrument dort montiert und vom Kontrollraum aus gesteuert. Andere Großteleskope leiten das Primärbild von der Hauptoptik über einen Coudé-Strahlengang oder über optische Glasfasern in einen eigenen Auswertungsraum. Dies ermöglicht den Einsatz von großen Analysegeräten, deren Gewicht sonst die Konstruktion der beweglichen Montage der Hauptoptik erschweren würden.

Teleskopzubehör

Siehe auch

Literatur

  • Günter D. Roth: Astronomiegeschichte (Astronomen, Instrumente, Entdeckungen). Kosmos-Franckh, Stuttgart 1987, ISBN 3-440-05800-X.
  • Schilling, Govert / Christensen, Lars Lindberg: Unser Fenster zum Weltraum – 400 Jahre Entdeckungen mit Teleskopen. Wiley-VCH, Berlin 2008. ISBN 978-3-527-40867-2.
  • Ulf Borgeest: Europas neue Teleskope. Verl. Sterne und Weltraum, Heidelberg 2003, ISBN 3-936278-47-4.
  • Jingquan Cheng: The Principles of Astronomical Telescope Design. Springer, Berlin 2009 ISBN 978-0-387-88790-6.
  • Patrick McCray: Giant telescopes – astronomical ambition and the promise of technology. Harvard Univ. Press, Cambridge 2004, ISBN 0-674-01147-3.
  • Joanna Mikolajewska, (et al.): Stellar Astrophysics with the World's Largest Telescopes. American Inst. of Physics, Melville 2005, ISBN 0-7354-0237-X.
  • M. Barlow Pepin: Care of astronomical telescopes and accessories – a manual for the astronomical observer and amateur telescope maker. Springer, London 2005, ISBN 1-85233-715-X.
  • Michael Gainer: Real astronomy with small telescopes – step-by-step activities for discovery. Springer, London 2007, ISBN 978-1-84628-478-6.
  • Peter L.Manly: Unusual telescopes. Cambridge Univ. Press, Cambridge 1991, ISBN 0-521-38200-9.
  • Claus Grupen: Astroteilchenphysik: Das Universum im Licht der kosmischen Strahlung. Vieweg, 2000, ISBN 3-528-03158-1 (online).
  • Thomas H Court, Moritz von Rohr: A history of the development of the telescope from about 1675 to 1830 based on documents in the court collection. 1929 Trans. Opt. Soc. 30 207.

Weblinks

Commons: Teleskope – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Teleskop – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Wilhelm Gemoll, Karl Vretska: Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch, Verlag Hölder-Pichler-Tempsky, 9. Auflage, ISBN 3-209-00108-1.
  2. Alexander Piegsa: Supernova-Detektion mit dem IceCube-Neutrinoteleskop. Dissertation an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 2009.
  3. Petro Borello: De vero Telescopii Inventore, cum brevi omnium conspiciliorum historia. Hague 1655.

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Der Jenaer Astrophysiker Dr.
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19.02.2019
Hunderttausende von neuen Galaxien
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Astrophysik | Teilchenphysik
Mehr als der erste Blick verrät: Neuer Katalog von Röntgenquellen aus überlagerten Beobachtungen
Die Arbeitsgruppe Röntgenastrophysik des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) hat zusammen mit einem internationalen Team den ersten Katalog von Röntgenquellen in mehrfach beobachteten Himmelsregionen veröffentlicht.
12.07.2018
Astrophysik | Teilchenphysik
Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen
Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen.
12.07.2018
Astrophysik | Teilchenphysik
Durchbruch bei der Fahndung nach Teilchenbeschleunigern im Weltall
Mit einer international angelegten astronomischen Ringfahndung haben Forscher erstmals eine Quelle hochenergetischer kosmischer Neutrinos geortet, geisterhafter Elementarteilchen, die Milliarden Lichtjahre durch das Weltall reisen und dabei mühelos Sterne, Planeten und ganze Galaxien durchqueren.
12.07.2018
Astrophysik | Teilchenphysik
MAGIC-Teleskope finden Entstehungsort von seltenem kosmischen Neutrino
Astrophysikern ist es erstmals gelungen, die Quelle eines hochenergetischen kosmischen Neutrinos zu orten. Mit hoher Wahrscheinlichkeit entstammt das Neutrino einem Blazar, einem aktiven Schwarzen Loch im Zentrum einer entfernten Galaxie im Sternbild des Orion. Wie kam es zu diesem interessanten Ergebnis?
24.05.2018
Milchstraße | Schwarze_Löcher | Astrophysik
APEX wirft einen Blick ins Herz der Finsternis
Das APEX-Teleskop in Chile wurde mit speziellen Zusatzgeräten technisch aufgerüstet, um interferometrische Beobachtungen bei einer Wellenlänge von nur 1,3 mm durchzuführen.
09.05.2018
Kometen_und_Asteroiden | Sonnensysteme
Vertriebener Asteroid in den Außenbereichen unseres Sonnensystems entdeckt
Ein internationales Astronomenteam hat mit ESO-Teleskopen ein Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems untersucht: Die Wissenschaftler fanden heraus, dass das ungewöhnliche Objekt 2004 EW95 aus dem sogenannten Kuipergürtel ein kohlenstoffreicher Asteroid ist und damit der erste seiner Art, der in den kalten Außenbereichen unseres Sonnensystems bestätigt werden konnte.
25.04.2018
Galaxien
Gewaltige, lange zurückliegende Galaxienverschmelzungen
Die ALMA- und APEX-Teleskope haben tief in den Weltraum geschaut - zurück in die Zeit, als das Universum nur ein Zehntel seines heutigen Alters hatte - und so die Anfänge gigantischer kosmischer Massenansammlungen miterlebt: bevorstehende Kollisionen junger Starburstgalaxien.
05.04.2018
Astrophysik | Elektrodynamik
Kosmische Magnetfelder mit ungeahnter Ordnung
Turbulente Prozesse in Galaxien erzeugen ausgedehnte Magnetfelder – und die haben häufig eine großräumige reguläre Struktur.
03.04.2018
Galaxien | Schwarze_Löcher | Astrophysik
Tief ins Innere von Perseus A
Einem internationalen Forscherteam unter Beteiligung von Wissenschaftlern vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie ist es gelungen, neu gebildete Plasmajets in der Umgebung eines massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer aktiven Galaxie mit bisher unerreichter Genauigkeit abzubilden.
28.02.2018
Astrophysik | Optik
Einstein@Home entdeckt ersten nur im Gammalicht sichtbaren Pulsar
Das verteilte Rechenprojekt Einstein@Home aggregiert von zehntausenden Freiwilligen aus aller Welt gespendete Rechenleistung.
16.10.2017
Astrophysik | Optik | Relativitätstheorie
ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle
Teleskope der ESO in Chile haben zum ersten Mal im sichtbaren Licht eine Quelle von Gravitationswellen vermessen können.
28.08.2017
Astrophysik | Klassische Mechanik
Turbulente Bewegungen in der Atmosphäre eines fernen Sterns
Zum ersten Mal ist es einem Forscherteam gelungen, die turbulenten Bewegungen in der Atmosphäre eines anderen Sterns als der Sonne zu kartieren.
13.10.2016
Milchstraße | Sterne
Wie das Herz der Milchstraße vor Urzeiten entstand
Im Zentrum der Milchstraße wurden zum ersten Mal sehr alte Sterne des Typs RR Lyrae entdeckt.
23.09.2016
Galaxien | Astrophysik
Geschichte der Sternentstehung auf kosmischen Skalen
Sternen-Rohmaterial in fernen Galaxien: Untersuchungen mit dem Teleskopverbund ALMA haben dokumentiert, welches Rohmaterial seit der Frühzeit rund 2 Milliarden Jahre nach dem Urknall im Kosmos zur Verfügung stand.
31.08.2016
Sterne | Exoplaneten
Planet in bewohnbarer Zone um nächstgelegenen Stern gefunden
Mit Teleskopen der ESO und anderen Einrichtungen ist es Astronomen gelungen, einen klaren Hinweis auf einen Planeten zu finden, der den nächsten Stern zur Erde, Proxima Centauri, umkreist.
05.05.2016
Sterne | Exoplaneten
Drei potenziell bewohnbare Welten um benachbarten sehr kühlen Zwergstern
Astronomen haben mit dem TRAPPIST-Teleskop am La Silla-Observatorium der ESO drei Planeten entdeckt, die einen sehr kühlen Zwergstern umkreisen, der nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
16.12.2015
Galaxien
XXL-Jagd auf Galaxienhaufen
ESO-Teleskope haben einem internationalen Team von Astronomen die so wertvolle dritte Dimension bei der groß angelegten Suche nach den größten durch Gravitation gebundenen Objekten des Universums geliefert – den Galaxienhaufen.
16.12.2015
Milchstraße | Astrophysik
Der Effelsberg-Bonn HI Survey
Bonner Astronomen haben einen wissenschaftlichen Meilenstein gesetzt.
03.12.2015
Milchstraße | Schwarze_Löcher
Tief ins Herz der Milchstraße
Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie hat Radioteleskope zu einem globalen Netzwerk verbunden, um so die Magnetfeldstruktur in der unmittelbaren Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs in unserer Milchstraße zu erfassen.
09.11.2015
Milchstraße | Astrophysik
VISTA entdeckt neue Komponente der Milchstraße
Astronomen haben mit dem VISTA-Teleskop am Paranal-Observatorium der ESO einen bisher unbekannten Teil der Milchstraße entdeckt.
28.03.2015
Milchstraße | Sterne | Physikgeschichte
Rätselhafte Explosion aus dem 17. Jahrhundert durch Sternkarambolage erklärt
Das APEX-Teleskop konnte zeigen, dass ein "neuer" Stern, den europäische Astronomen im Jahr 1670 aufleuchten sahen, keine gewöhnliche Nova darstellte.
10.02.2015
Galaxien | Sterne
Katastrophales Ende einer Sternpartnerschaft
Astronomen haben mit Teleskopen der ESO und auf den kanarischen Inseln zwei überraschend massereiche Sterne im Zentrum des Planetarischen Nebels Henize 2-428 entdeckt, die sich gegenseitig umkreisen.