Teleskope – Unser Auge ins All

Das wichtigste bei einem Teleskop ist wohl die "Öffnung". Damit meint man den Durchmesser des Objektivs. Je grösser, desto mehr Licht kann das Teleskop sammeln und desto lichtschwächere Objekte kann man beobachten. Ebenso hängt das Auflösungsvermögen, also die Fähigkeit Details aufzulösen von der Öffnung ab. Die Öffnung wird oft in Zoll angegeben, wobei 1 Zoll ca. 2,5 cm entsprechen. So groß die Öffnung des Teleskops aber auch sein mag, sie ist nichts wert ohne eine stabile Montierung für das Gerät. Dieser Punkt wird leider sehr oft unterschätzt.
Es gibt prinzipiell zwei Typen von Montierungen. Azimutal montiert kann ein Teleskop um eine horizontale Achse (Azimut) und eine vertikale Achse (Höhe) gedreht werden. Das sind die beiden Größen, die die Position eines Gestirns im Horizontsystem angeben. Dabei gibt das Azimut die Himmelsrichtung an, von 0° bis 360° von Süd über West, und die Höhe wird vom Horizont (0°) bis zum Zenit (90°) gezählt. Dieses Koordinatensystem ist allerdings nicht an die Bewegung der Sterne am Himmel angepasst, daher muss man immer um zwei Achsen nachführen. Im Gegensatz dazu ist die parallaktische Montierung an die Bewegungen am Himmel angepasst, wodurch man hier nur an einer Achse nachführen muss. Eine Achse des Teleskops zeigt dabei direkt zum Himmelspol (Rektaszensionsachse), die andere steht senkrecht dazu (Deklinationsachse). Rektaszension und Deklination sind die beiden Koordinaten im äquatorialen Koordinatensystem, das man sich als Projektion des geografischen Koordinatensystems auf die scheinbare Himmelskugel vorstellen kann.

Das klassische Einsteigerinstrument für Amateur-Astronomen ist oft ein kleines Linsenteleskop. Diese Teleskope – auch Refraktoren genannt - haben eine gewisse Ähnlichkeit mit den allerersten Fernrohren, mit denen z. B. Galileo Galilei die Jupitermonde und die Venusphasen entdeckte. Das Instrument besteht aus einem rohrähnlichen Tubus und zwei Sammellinsensystemen; die Objektivlinse sammelt das Licht und erzeugt ein reelles Bild, welches durch das Okular – ähnlich wie beim Mikroskop - vergrößert wird. Das Teleskop liefert so ein seitenverkehrtes und auf dem Kopf stehendes Bild.
Beim Durchgang durch das Objektiv werden die Randstrahlen stärker gebrochen als achsennahe Strahlen, was dazu führt, dass kein scharfes Bild erzeugt wird. Diese sphärische Aberration kann man verringern, indem die Krümmung der Linsen verkleinert. Dadurch wird ihre Brennweite sehr groß und das letztendliche Bild eher dunkel. Das ist der Grund, warum Linsenteleskope relativ ungeeignet für lichtschwache Deep-Sky-Objekte, wie planetarische Nebel sind, dafür aber einen guten Kontrast bei der Betrachtung von Mond und Planeten bieten. Ein weiterer Abbildungsfehler ist die chromatische Aberration. Sie entsteht dadurch, dass die blauen Anteile im Licht stärker gebrochen werden als die roten. Jedes Objekt bekommt dadurch einen gewissen Farbsaum. Diesen Fehler kann man durch eine Kombination von Linsen unterschiedlicher Brechkraft verhindern. Sehr gut korrigierte Linsenteleskope (Apochromaten) haben ausgezeichnete Abbildungseigenschaften und sind daher unter Hobbyastronomen sehr beliebt (kosten allerdings ein kleines Vermögen ;) )

In der Profiastronomie lag die Ära der Refraktoren im 19. Jahrhundert. In dieser Zeit wurden z. B. der 80 + 50-cm-Doppelrefraktor des Astrophysikalischen Instituts in Potsdam und der 68-cm-Refraktor der Archenhold-Sternwarte in Berlin, der mit 21 m Brennweite längste bewegliche Refraktor der Welt, in Betrieb genommen. Aus technischen Gründen sind Refraktoren aber auf einen Linsendurchmesser von 1m beschränkt. Da die moderne Profi-Astronomie aber ein weitaus größeres Lichtsammelvermögen erfordert, verloren die Linsenfernrohre Anfang des 20. Jahrhunderts an Bedeutung. An ihre Stelle traten die Spiegelteleskope.

Wie diese Bezeichnung schon erahnen lässt, ist die optische Hauptkomponente ein Spiegel, genauer gesagt ein Hohlspiegel, der das einfallende Licht reflektiert. Der Verlauf des Strahlengangs hängt von der Bauweise des Teleskops ab. Hier sollen zwei recht weit verbreitete Varianten vorgestellt werden: das klassische Newton-Teleskop und das kompakte Cassegrain-Teleskop.
Ersteres wurde 1671 von Sir Isaac Newton persönlich entwickelt. Nachdem das Licht hier auf den Hauptspiegel am Ende des Tubus trifft, wird es auf einen kleineren Planspiegel (Sekundärspiegel) zurückgeworfen, der um 45° gegen die optische Achse geneigt ist und so das Licht seitlich aus dem Tubus herauslenkt. Hier kann man dann ein Okular anbringen um das Bild zu betrachten.
Beim Cassegrain-Teleskop wird das Licht vom Sekundärspiegel wieder zurück zum Hauptspiegel geworfen, wo es durch ein Loch zum Betrachter am Ende des Tubus gelangt. Der Vorteil ist, dass trotz großer Brennweiten die Tubuslänge relativ kurz ausfällt. Die Brennweiten der Hohlspiegel können aber allgemein kürzer gehalten werden, als das bei Refraktoren der Fall ist. Damit ist das Bildfeld heller, sodass man lichtschwächere Objekte, wie Nebel und Galaxien besser beobachten kann. Außerdem tritt bei Spiegelteleskopen kein Farbfehler auf, da alle Farben gleichermaßen reflektiert werden, und mit einem Parabolspiegel verhindert man auch die sphärische Abberation. Aber natürlich bringt auch ein Spiegelteleskop Nachteile mit. Zum einen sorgt der Sekundärspiegel im Tubus für eine gewisse Abschattung, zum anderen beeinträchtigen die notwendigen Haltestreben den Kontrast des Bildes. Auf jeden Fall sollte man auch noch darauf achten, das Reflektoren sehr temperaturanfällig sind. Das Teleskop sollte hinreichend lange Zeit zum Anpassen an die Umgebungstemperatur haben, damit es gute Bilder liefert. Zwei der größten Observatorien der Welt sind Spiegelteleskope: die zwei Keck-Teleskope auf Hawaii, mit jeweils einem segmentierten Hauptspiegel von 10,4 m, und die vier 8,2 m-Teleskope des VLT auf dem Mount Paranal in Chile. Und auch das wohl berühmteste Teleskop der Welt arbeitet mit einem Spiegel: das Hubble-Weltraumteleskop. Das größte Teleskop auf deutschem Boden steht in Tautenburg (bei Jena, in Thüringen) und besitzt einen 2m-Spiegel. Es ist gleichzeitig das größte Schmidt-Teleskop der Welt. Diese Art Teleskop funktioniert ähnlich wie die beiden oben beschriebenen, mit dem Unterschied, dass sich eine Korrekturlinse vorn auf dem Tubus befindet und dass sich der Fokus innerhalb des Tubus befindet. Daher kann das Teleskop nicht für visuelle Beobachtungen genutzt werden, sondern nur als Kamera. Wir haben es hier quasi mit einem riesigen Teleobjektiv zu tun.

Natürlich waren das nur die optischen Teleskope. Röntgen- und Infrarotteleskope funktionieren teilweise ähnlich, Radioteleskope wiederum sind riesige Schüsseln mit denen man ins All horcht.
Alles in allem wird die Technik immer größer und besser und wer weiß, was man eines Tages beobachten kann. Aber am Ende ist es immer noch das Allerschönste mit dem eigenen Teleskop die Ringe des Saturn zu betrachten.

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