Das leistungsstärkste Teleskop der nördlichen Hemisphäre ist online! Was kann man dadurch sehen?

Das Universum ist riesig und grenzenlos und ständig kommt es zu heftigen Himmelsbewegungen. Die wiederholte Beobachtung desselben Bereichs des Universums, um Himmelskörper zu finden, deren Helligkeit oder Position sich im Laufe der Zeit ändert, wird als „Zeitbereichsdurchmusterung“ bezeichnet.

Am 17. September 2023 wurde das Mozi Survey Telescope, das gemeinsam von der University of Science and Technology of China und dem Purple Mountain Observatory der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelt wurde, offiziell in Betrieb genommen. Dieses Teleskop ist derzeit das leistungsstärkste optische Zeitbereichs-Vermessungsgerät der nördlichen Hemisphäre und wird die Möglichkeiten meines Landes zur astronomischen Zeitbereichsforschung erheblich verbessern. Folgen wir den Schritten von Starlight, um es zu verstehen!

Mozi-Durchmusterungsteleskop

Quelle: Universität für Wissenschaft und Technologie von China

1Wie sieht der Hauptspiegel des Mozi Survey Telescope aus?

Das Mozi Survey Telescope befindet sich am Saishiteng Mountain Observatory auf einer Höhe von 4.200 Metern in der Stadt Lenghu, Autonome Präfektur Haixi der Mongolen und Tibeter, Provinz Qinghai. Es handelt sich um ein optisches Abbildungsteleskop mit großem Gesichtsfeld. Der Hauptspiegel des Teleskops hat eine Öffnung von 2,5 Metern und ist mit einer 765-Millionen-Pixel-Primärfokuskamera mit großem Ziel ausgestattet. Es verfügt über eine große Lichtdurchlässigkeitsfläche, wenig Streulicht und eine hohe Systemerkennungsempfindlichkeit.

Der Hauptspiegel ist eine der wichtigsten und zentralen Komponenten eines Teleskops.

Quelle des Hauptspiegels des Mozi Survey Telescope丨News-Screenshot

Das Mozi Sky Survey Telescope verfügt über eine große Kuppel mit einem Oberlicht. Das Licht der entfernten Sterne scheint durch dieses Oberlicht auf den 12 Zentimeter dicken Hauptspiegel, der mit einer Schicht aus reflektierendem Silberaluminiumfilm beschichtet ist.

Quelle: News-Screenshot

Das Beobachtungsband optischer Teleskope liegt zwischen 360 Nanometern und 920 Nanometern. Je kürzer die Wellenlänge, desto höher sind die Anforderungen an die Ebenheit des Spiegels. Schwerkraft, leichte Luftströmungen sowie thermische Ausdehnung und Kontraktion können die Form des Spiegels leicht verändern. Und je größer der Spiegel ist, desto schwieriger ist es, seine Genauigkeit aufrechtzuerhalten. Damit der Spiegel unter allen Umständen perfekte Bilder erzeugen kann, hat das Forschungsteam eine Hardcore-Technologie entwickelt – eine aktive Korrekturtechnologie für dünne Spiegeloberflächenformen. Hinter dem Spiegel befinden sich 54 aktive optische Stützpunkte, die die Kraft je nach Spiegelform in Echtzeit verändern können. Der Spiegel verändert bei jeder Aufnahme aktiv seine Form. Welche Art von Ebenheit kann erreicht werden? Um ein Beispiel zu nennen: Es handelt sich um eine Fläche von der Größe eines Fußballfeldes mit Schwankungen, die nicht größer sind als die Breite eines Haares.

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Alle drei Nächte kann das Mozi Survey Telescope die gesamte nördliche Himmelskugel überblicken . Wie lässt sich dieser Hauptspiegel bei einer so großen Arbeitsbelastung warten? Chefdesigner Kong Xu sagte, wenn relativ wenig Staub vorhanden sei, könne man ihn einfach mit dem Wind wegblasen. Bei starker Verschmutzung erneut auftragen.

2Die größte Zielkamera in China

Der Hauptspiegel reflektiert weiterhin das Sternenlicht, das durch die sieben Linsen im Inneren hindurchgeht und die Primärfokuskamera direkt darüber erreicht. Es sieht einem Kameraobjektiv sehr ähnlich, hat aber eine große Besonderheit: Seine Zielfläche ist sehr groß, was auch als große Abbildungsfläche verstanden werden kann.

Die Abbildungsfläche (Seitenlänge) einer herkömmlichen Kamera beträgt etwa 2 cm, während sie beim Mozi Survey Telescope 32,5 cm beträgt. Damit ist es die Kamera mit der größten Zielfläche in China und zugleich eine der weltweit führenden Kameras.

Wie ist die Abbildungswirkung einer so großen Kamera?

Zur vollständigen Anzeige eines damit aufgenommenen Fotos sind 90 4K-Ultra-High-Definition-Fernsehbildschirme erforderlich, und selbst ein zehn Kilometer entfernter Tischtennisball ist deutlich zu erkennen.

Der Detektor des Mozi Sky Survey Telescope besteht aus neun quadratischen ladungsgekoppelten Bauelementen (CCDs) mit einer Größe von 10 cm. Auf jedem CCD sind 9.000 Zeilen und 9.000 Spalten mit Pixeln angeordnet. Ihnen ist es zu verdanken, dass die Fotos trotz ihrer enormen Größe eine extrem hohe Klarheit aufweisen.

3Warum wurde der Standort Mangya City, Präfektur Haixi, Provinz Qinghai gewählt?

Am Tag der offiziellen Inbetriebnahme des Mozi Sky Survey Telescope wurde ein Foto der Andromedagalaxie veröffentlicht, das während einer Testbeobachtung mit dem Teleskop aufgenommen wurde. Die Andromedagalaxie ist die größte Galaxie im lokalen Galaxienhaufen, in dem sich auch die Milchstraße befindet. Es handelt sich um eine riesige Spiralgalaxie mit der Nummer M31. Die Galaxie hat einen Durchmesser von etwa 220.000 Lichtjahren und ist etwa 2,54 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Die Andromedagalaxie, fotografiert vom Mozi Survey Telescope

Quelle: Chinesische Akademie der Wissenschaften

Nicht jeder Ort auf der Erde ist für kosmische Beobachtungen geeignet, und die Auswahl eines Observatoriumsstandorts unterliegt sehr strengen Vorgaben: Erstens muss er sichtbar sein, das heißt, die Wolkenbedeckung muss gering sein; zweitens muss es durchsichtig sein, das heißt, die Atmosphäre muss dünn sein; drittens muss es klar zu sehen sein, das heißt, die Transparenz muss gut sein; viertens muss es klar sehen können, das heißt, das Sehen muss gut sein; fünftens muss es eine tiefe Sicht ermöglichen, das heißt, es darf keine oder nur eine geringe Lichtverschmutzung vorhanden sein; sechstens muss es lange sehen können, das heißt, es muss viele klare Nächte geben.

Quelle: News-Screenshot

Obwohl bevölkerungsreiche Städte große Vorteile für die wissenschaftliche Forschung bieten können, sind wohlhabende Gebiete für Teleskope einem starken Einfluss künstlicher Lichtquellen, menschlichen Aktivitäten und einer starken Luftverschmutzung ausgesetzt, was für Beobachtungsaktivitäten sehr ungünstig ist. Das Gebiet um die Stadt Lenghu in Qinghai ist dünn besiedelt. Von der Stadt Lenghu bis zum Berg Saishiteng, wo sich die astronomische Basis Lenghu befindet, sind es mehr als 100 Kilometer Fahrt. Auf dem Gipfel dieses Berges befindet sich das Mozi Survey Telescope.

Eine Fernansicht der Beobachtungsbasis des Mozi Survey Telescope. Quelle: Chinesische Akademie der Wissenschaften

Der Berg Saishiteng hat ein trockenes Klima und klares Wetter mit fast 10 Sonnenstunden pro Tag und es stehen bis zu 300 Tage im Jahr für astronomische Beobachtungen zur Verfügung. Auf der Arbeitsplattform des Mozi Sky Survey Telescope in 4.200 Metern Höhe ist eine sehr deutliche Trennlinie am Himmel zu erkennen: die Grenze zwischen dem Staub im Qaidam-Becken und dem reinen Himmel. Die Trennlinie liegt etwa auf einer Höhe von 3.200 Metern. Am Fuße des Berges war der Himmel grau, doch die Spitze des Berges war noch blau und vom Staub kaum beeinträchtigt.

Bisher wurden am astronomischen Observatorium Qinghai Lenghu 12 Teleskopprojekte von 11 wissenschaftlichen Forschungseinheiten umgesetzt. Wenn alles fertiggestellt ist, wird es die größte astronomische Beobachtungsbasis in Asien sein.

Das Micius-Durchmusterungsteleskop wird in Zukunft in der Lage sein, bewegte Himmelskörper und lichtveränderliche Objekte zu beobachten und zur effizienten Suche und Überwachung dynamischer astronomischer Ereignisse eingesetzt zu werden. Es kann eine wichtige Rolle in der Hochenergie-Zeitbereichsastronomie, der Zählung der Himmelskörper des Sonnensystems, der Struktur der Milchstraße und der Nahfeldkosmologie spielen, eine große Menge an Daten für die Weltraumforschung meines Landes bereitstellen und den wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt meines Landes fördern.

Der Artikel wurde zusammengestellt aus: Offizieller Account des Purple Mountain Observatory der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Offizieller Account der People's Daily, China Youth Network, Beijing Daily