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Autor: Du Lian

Audit│Ding Yi

Herausgeber: Zhao Jingyuan

Mount Wilson Observatorium | Bildquelle: Mount Wilson Observatory

Auf dem Mount Wilson in der Nähe von Pasadena, Kalifornien, USA, gibt es ein berühmtes Observatorium, das Mount Wilson Observatory. Das Observatorium wurde 1904 vom amerikanischen Astronomen George Ellery Hale mit Unterstützung der Carnegie Institution of Washington gebaut.

George Ellery Hale | Quelle: Mount Wilson Observatory

Das Mount Wilson Observatory verfügt derzeit über zwei Teleskope, die der Öffentlichkeit zugänglich sind – das 60-Zoll-Teleskop und das 100-Zoll-Hooker-Teleskop. Diese beiden Teleskope lieferten einst brillante wissenschaftliche Ergebnisse. Obwohl sie im Grunde nicht mehr für die wissenschaftliche Forschung genutzt werden, sind sie zu einem öffentlichen Nutzen geworden und bieten der Öffentlichkeit ein unvergleichliches Beobachtungserlebnis.

60-Zoll-Teleskop

Der Bauprozess des 60-Zoll-Teleskops war ziemlich mühsam. Der Spiegelrohling mit einem Durchmesser von 1,5 Metern wurde 1896 dem Yerkes Observatory (einem 1892 von Hale gegründeten Observatorium) von Hales Vater William Hale gespendet, der versprach, die Kosten für den Bau des Teleskops zu tragen. Aber die Dinge laufen nie wie geplant. Zwei Jahre später starb William und Hale musste erneut Geld für das 60-Zoll-Teleskop sammeln. Im Jahr 1902 beantragte Hale bei der Carnegie Institution die Genehmigung zum Bau eines neuen Observatoriums auf dem Mount Wilson. Zwei Jahre später wurde das Mount Wilson Observatory gegründet. Hale erhielt ausreichende Mittel und die Entwicklung des 60-Zoll-Teleskops begann offiziell. Nach vielen Rückschlägen wurde das 60-Zoll-Teleskop im Dezember 1908 schließlich eingeschaltet und machte sein erstes Foto. Bis zum Bau des 100-Zoll-Hooker-Teleskops im Jahr 1917 war das 60-Zoll-Teleskop das größte optische Teleskop der Welt, das in Betrieb war.

Ein Tourist beobachtet mit einem 60-Zoll-Teleskop | Quelle: Mount Wilson Observatory

Das 60-Zoll-Teleskop verfügt über viele wichtige Neuerungen, eine davon ist, dass das Teleskop durch Hinzufügen und Ändern des Sekundärspiegels über mehrere Fokusse verfügt: Cassegrain-Fokus, Newton-Fokus und gefalteter Achsenfokus. Dies war das erste große Teleskop, bei dem ein Fokus mit gefalteter Achse verwendet wurde, was für die Konstruktion von Teleskopen von großer Bedeutung war.

Während der Jahrzehnte wissenschaftlicher Forschung wurden mit dem 60-Zoll-Teleskop zahlreiche wissenschaftliche Entdeckungen gemacht. So entdeckte der amerikanische Astronom Harlow Shapley im Jahr 1918 mithilfe dieser Methode, dass die Sonne nicht das Zentrum der Milchstraße sei, und stellte damit eine bahnbrechende Erkenntnis dar. Obwohl das 60-Zoll-Teleskop inzwischen außer Dienst gestellt wurde, hat es eine neue Aufgabe übernommen: der Öffentlichkeit die Schönheit des Universums zu zeigen.

100-Zoll-Hooker-Teleskop

Während er das 60-Zoll-Teleskop baute, hatte Hale größere Ambitionen. Mit finanzieller Unterstützung des amerikanischen Unternehmers John Hooker plante er den Bau eines 100-Zoll-Teleskops (2,5 Meter). Mit dem Gießen von Spiegelrohlingen wurde im Jahr 1906 begonnen. Aufgrund ihrer enormen Größe verlief der Prozess nicht reibungslos. Im ersten Spiegelrohling befanden sich Blasen, der zweite und dritte Spiegelrohling zersprangen beim Abkühlen und der vierte Spiegelrohling war zu dünn und würde sich während des Gebrauchs wahrscheinlich verformen ... Nach vielen Rückschlägen beschlossen Haier und andere, es mit dem Spiegelrohling mit Blasen zu versuchen. Schließlich wurde 1917 das Teleskop mit einem Durchmesser von 100 Zoll gebaut und nach seinem Sponsor Hooke benannt. Bis 1949 war es das größte optische Teleskop der Welt und sein Hauptspiegel ist bis heute der größte aus massivem Glas.

Der Hauptspiegel des Hooker-Teleskops ist mit Blasen gefüllt | Bildquelle: Mount Wilson Observatory

Doch in der Nacht des 1. November 1917, der Nacht der Einweihungszeremonie, waren die Menschen immer noch voller Zweifel an diesem unvollkommenen Primärspiegel. Nach Einbruch der Dunkelheit richteten die Leute das Hooker-Teleskop auf das Ziel und waren verblüfft, weil sie anstelle des üblichen Einzelbildes sechs oder sieben sich überlappende Bilder sahen. Später vermuteten Haier und andere, dass die Kuppel möglicherweise geöffnet worden sei, als das Teleskop tagsüber installiert und Fehler behoben wurden, wodurch die Temperatur in der Kuppel anstieg und der riesige Hauptspiegel dadurch möglicherweise verformt worden sei. In dieser Nacht konnten die Leute also nur warten, bis der Spiegel abgekühlt war. Am frühen Morgen des nächsten Tages richteten Hale und andere das Hooker-Teleskop auf ein anderes Ziel. Sie beobachteten einen klaren, hellen Stern. Das Teleskop war endlich erfolgreich!

100-Zoll-Kuppel des Hooker-Teleskops | Quelle: Mount Wilson Observatory

Das Hooker-Teleskop wurde von vielen berühmten Astronomen verwendet und kann als wissenschaftliches Instrument vom Welterbeniveau angesehen werden. Im Jahr 1920 verwendeten die amerikanischen Physiker Albert Michelson und Francis Pease das Hooker-Teleskop, um den Durchmesser von Beteigeuze zu messen. Es war das erste Mal, dass Menschen den Durchmesser eines anderen Sterns als der Sonne maßen. Der amerikanische Astronom Edwin Hubble (Edwin Powell) stellte damit fest, dass es sich bei „Spiralnebeln“ tatsächlich um Galaxien wie die Milchstraße handelt, die sich außerhalb der Milchstraße befinden, und beendete damit eine langjährige Debatte. Hubble nutzte es auch, um herauszufinden, dass die Rotverschiebung von Galaxien proportional zu ihrer Entfernung ist. Diese Schlussfolgerung deutete auf eine Ausdehnung des Universums hin, veränderte das Verständnis der Menschen hinsichtlich der Natur und Größe des Universums und löste eine astronomische Revolution aus, die bis heute anhält. Im Winter 1931 besuchte der amerikanische Physiker Albert Einstein das Mount Wilson Observatory. Mit Hilfe des Hubble und des Observatoriumsdirektors Walter Adams beobachtete Einstein das Universum durch das Hooker-Teleskop. Jetzt ist dieses historische Teleskop für die Öffentlichkeit zugänglich. Stellen Sie sich vor: Wäre es nicht cool, Himmelskörper persönlich mit dem Teleskop zu beobachten, das einst von Menschen wie Michelson, Hubble und Einstein verwendet wurde?

Einstein beobachtete dies mit dem Hooker-Teleskop. Von links nach rechts: Einstein, Hubble, Adams | Quelle: California Institute of Technology

Andere Einrichtungen

Darüber hinaus verfügt das Mount Wilson Observatory über zahlreiche Einrichtungen, darunter das 1905 erbaute Snow Solar Telescope, den 1908 erbauten 60 Fuß hohen Solar Tower, den 1912 erbauten 150 Fuß hohen Solar Tower und das 2004 in Betrieb genommene Center for High Resolution Astronomy Array (CHARA). Einige davon werden im Folgenden kurz vorgestellt.

Das Snow Solar Telescope war das erste Teleskop, das am Mount Wilson Observatory installiert wurde, und das erste fest installierte Sonnenteleskop der Welt. Das Teleskop wurde dem Yerkes-Observatorium von Helen Snow aus Chicago gespendet und später von Hale zum Mount Wilson gebracht, um dort als vollwertiges wissenschaftliches Instrument eingesetzt zu werden. Sein Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 61 Zentimetern und kann mit einem Spektrometer verwendet werden, um spektroskopische Untersuchungen der Sonne und hellerer Sterne durchzuführen.

Der 60 Fuß hohe Solar Tower verfügt über ein vertikales Turmdesign, das Sonnenbilder und Spektralbeobachtungen mit einer wesentlich höheren Auflösung ermöglicht als das Snow Telescope. Die „60 Fuß (18 Meter)“ im Namen beziehen sich auf die Brennweite. Bald nach seiner Fertigstellung nutzte Haier es, um den Zeeman-Effekt im Spektrum der Sonnenflecken aufzuzeichnen und damit erstmals die Existenz eines Magnetfelds außerhalb der Erde zu entdecken. In den 1960er Jahren beobachtete der amerikanische Astronom Robert Leighton mit einem 60 Fuß hohen Solarturm erstmals die komplexen Schwingungen auf der Sonnenoberfläche und leistete damit Pionierarbeit auf dem Gebiet der Helioseismologie.

Der Hauptspiegel des 150 Fuß hohen Solarturms hat einen Durchmesser von 30 Zentimetern. Die „150 Fuß (46 Meter)“ in seinem Namen beziehen sich auf seine Brennweite, die einst das Sonnenteleskop mit der längsten Brennweite der Welt war. Die Anlage verfügt über eine Turm-im-Turm-Konstruktion, wobei der innere Turm die optischen Elemente an der Spitze trägt und der äußere Turm die Gebäudestruktur und die Kuppel trägt. Diese Konstruktion schützt die optischen Elemente vor Windeinwirkung und sorgt so für stabile Bilder. Astronomen verwenden es, um die Sonnenrotation, Sonnenflecken, das solare Magnetfeld und die Helioseismologie zu untersuchen.

Die Spitze des 150 Fuß hohen Sun Tower │ Quelle: Wikipedia

Das Array des High Resolution Astronomy Center besteht aus sechs 1-Meter-Teleskopen, die entlang dreier Achsen mit einer längsten Basislinie von 330 Metern angeordnet sind. Es war einst das größte optische Interferometer der Welt. Im nahen Infrarotbereich kann seine Auflösung 0,5 Millibogensekunden erreichen; im optischen Band kann sie 0,2 Millibogensekunden erreichen. Dank seiner hervorragenden Auflösung konnten Astronomen im Jahr 2007 erstmals den Durchmesser eines Exoplaneten direkt messen. und im Jahr 2013 beobachteten Astronomen zum ersten Mal Sonnenflecken auf weit entfernten Sternen.

Eine der Teleskopkuppeln des High Resolution Astronomy Center Arrays │ Quelle: Wikipedia

Heute öffnet das Mount Wilson Observatory seine Türen für die Öffentlichkeit und bietet eine Vielzahl von Aktivitäten an, darunter Teleskopbeobachtungen, Observatoriumskonzerte, Astronomievorträge und Kunstveranstaltungen. Damit ist das Observatorium und die Astronomie für die breite Öffentlichkeit nicht mehr unerreichbar. Ich persönlich stimme diesem Ansatz zu. Wenn man professionellen Einrichtungen weiterhin die Durchführung astronomischer Beobachtungen und Forschungen gestattet und gleichzeitig „ausrangierte“ Teleskope schrittweise der Öffentlichkeit zugänglich macht, ist dies ein guter Weg, die Wissenschaft populärer zu machen.

100-Zoll-Hooker-Teleskop-Kuppelkonzert│Quelle: Mount Wilson Observatory

Verweise

1. Mike Davis, Crystal City: Ein Blick in die Zukunft von Los Angeles, übersetzt von Lin He, Shanghai People's Publishing House, 2010.1

2. Geschichte des Mount Wilson Observatory, Mount Wilson Observatory, https://www.mtwilson.edu/history/

3. Teleskopbeobachtung, Mount Wilson Observatory, https://www.mtwilson.edu/observe/

4. Mike Simmons, Bau des 60-Zoll-Teleskops, Mount Wilson Observatory, https://www.mtwilson.edu/building-the-60-inch-telescope/

5. Mike Simmons, Bau des 100-Zoll-Teleskops, Mount Wilson Observatory, https://www.mtwilson.edu/building-the-100-inch-telescope/

6. Li Geng, Dem Traum vom riesigen Spiegel nachjagen, Chinesische Akademie für Astronomie, 2023.2

7. Veranstaltungen, Mount Wilson Observatory, https://www.mtwilson.edu/events/

8. 60-Zoll-Hale-Teleskop am Mount Wilson Review, http://www.scopeviews.co.uk/MountWilson60.htm

9. Mount Wilson Observatory, Wikipedia, https://en.m.wikipedia.org/wiki/Mount_Wilson_Observatory

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