Multi-konjugierte Adaptive Optik (MCAO)

Die Adaptive Optik (AO) ist eine Technologie, mit deren Hilfe Bildunschärfen ausgeglichen werden können. Moderne bodengebundene Sonnenteleskope sind mit dieser Technologie ausgestattet, um die durch Turbulenzen in der Erdatmosphäre entstehenden Unschärfen auszugleichen. Die AO besteht aus einem deformierbaren Spiegel, der durch schnelle Verformung Bildunschärfen in Echtzeit korrigiert.

Bilder von Sonnenflecken und der granularen Oberflächenstruktur der Sonne, aufgenommen bei einer Wellenlänge von 709 nm, sowohl mit der klassischen AO-Technologie also auch mit „Clear“ (multi-konjugierte adaptive Optik - MCAO). Die Abbildung (Gesamtsichtfeld: 52 Bogensekunden) zeigt, dass das mit MCAO gewonnene Bild über ein Sichtfeld von etwa 35 Bogensekunden wesentlich schärfer ist als die mit der klassischen AO gemachte Aufnahme, bei der die Bildqualität außerhalb der Bildmitte rapide abnimmt.

Seit dem Einsatz der Adaptiven Optik sowohl am GREGOR als auch am VTT haben Beobachtungen eine völlig neue Qualität, denn diese Technologie verbessert die Qualität der Aufnahmen über einen größeren Zeitraum. Allerdings konnte bisher nur ein sehr kleiner Bildausschnitt (wenige Bogensekunden) korrigiert werden.

Dank einer Zusammenarbeit zwischen dem National Solar Observatory, dem Big Bear Solar Observatory des New Jersey Institute of Technology und dem Kiepenheuer-Institut ist es jetzt gelungen, die nächste AO-Generation zu entwickeln: Die multi-konjugierte adaptive Optik (MCAO). Dieses als „Clear“ bezeichnete System ermöglicht die Bildkorrektur auf einer wesentlich größeren Fläche. Hierzu werden drei deformierbare Spiegel eingesetzt, welche die durch atmosphärische Turbulenzen entstehenden Unschärfen fortlaufend auf verschiedenen Höhen korrigieren:

Ein Spiegel ist auf Abweichungen in Bodennähe ausgerichtet, ein weiterer Spiegel auf Turbulenzen in etwa drei Kilometer Höhe, und der dritte Spiegel auf Turbulenzen in etwa acht Kilometern Höhe.

Während einer Beobachtungskampagne im Juli 2016 am 1,6-m-Sonnenteleskop des Big Bear Solar Observatory (USA) gelang es zum ersten Mal überhaupt, die drei deformierbaren Spiegel so aufeinander anzustimmen, dass das Sichtfeld über insgesamt 35 Bogensekunden korrigiert werden konnte.

Ein deutlicher Schritt in Richtung Zukunft, denn schließlich sollen auch die Sonnenteleskope DKIST (4 m) und EST mit einem leistungsstarken MCAO-System ausgestattet werden.

 

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