Das Hamburger Robotische Teleskop

Moderne Astronomie ist teuer. Rund 500 Millionen Euro hat das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile gekostet, 1,6 Milliarden Dollar verschlangen Bau und Entwicklung des Weltraumteleskops Hubble, für das Nochfolgeinstrument, das James Webb Space Telescope, veranschlagt die NASA 3,3 Milliarden Dollar. Die meisten an diesen Teleskopen durchgeführten Projekte müssen wegen der starken Nachfrage mit eher wenigen Beobachtungen auskommen. Kaum Raum für Langzeituntersuchungen und Durchmusterungen.

Überbuchte Großteleskope

Die Nachfrage nach Beobachtungszeit ist ebenso gewaltig wie die Kosten. Die Großteleskope auf der Erde haben zumeist einen Überbuchungsfaktor von 3:1, bei Satellitenobservatorien ist er oft noch größer. Kommissionen aus erfahrenen Forschern entscheiden über Erfolg und Misserfolg von Anträgen, von Antrag bis Bewilligung können Monate vergehen.

Das Verfahren sorgt zwar für eine optimale Nutzung der teuren Großgeräte, hat aber auch eine Reihe offensichtlicher Nachteile: Beobachtungen kurzfristig auftretender Phänomene sind zumeist ebenso wenig möglich wie lange Beobachtungsreihen und Durchmusterungen. Außerdem ist es kaum möglich, Studenten zu Ausbildungszwecken an Beobachtungen zu beteiligen.

Ein großes Spiegelteleskop auf einer Montierung im Inneren eines Gebäudes mit geöffnetem Dach.
Hamburger Robotisches Teleskop

Immer mehr Institute setzen deshalb auf kleinere Teleskope als Ergänzung. Die ideale Lösung sind dabei mehr oder wenig automatisch betriebene Teleskope, da bei ihnen die Kosten für das Betriebspersonal gering sind. So auch die Hamburger Sternwarte: Aus Berufungsgeldern von Prof. Jürgen Schmitt und Drittmitteln wurde ein robotisches 1,2-Meter-Teleskop der Firma Halfmann Teleskoptechnik angeschafft.

Das in Neusäß bei Augsburg ansässige Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, Teleskopsysteme und Geräte für die professionelle astronomische Forschung zu konstruieren und zu fertigen. „Wir waren dabei quasi Versuchskaninchen“, erinnert sich Astrophysiker Alexander Hempelmann, der das Gerät an der Hamburger Sternwarte maßgeblich betreut. „Das Design des Teleskops wurde in enger Zusammenarbeit zwischen den Forschern und dem Unternehmen weiterentwickelt.“

Im Jahr 2002 wurde das Hamburger Robotische Teleskop erstmals auf dem Sternwartengelände aufgestellt. Doch beim Probebetrieb zeigte sich eine Reihe technischer Probleme, die einen Rücktransport ins Werk erforderlich machten. Die zur Behebung der Probleme entwickelten Verbesserungen kamen später auch den Nachfolge-Teleskopen der Firma Halfmann zugute. 2005 wurde das Fernrohr dann endgültig an der Hamburger Sternwarte installiert.

Selbstständiger Teleskop-Roboter

Eine Wetterstation und ein Wolkenmonitor – eine Weitwinkel-Himmelskamera – liefern ständig Daten an die zentrale Steuerungseinheit des Teleskops. Diese entscheidet selbstständig, ob die Bedingungen für astronomische Beobachtungen ausreichen. Wenn ja, öffnet sie das Dach der Schutzhütte, in der das Teleskop untergebracht ist, und startet das Beobachtungsprogramm.

Gebäude mit Tonnendach, nach rechts laufen auf Traufhöhe zwei Schienen vom Gebäude nach rechts.
Der Schutzbau des HRT

Die Entscheidung, welche Objekte konkret beobachtet werden, trifft ein zweigeteilter, hierarchischer „Scheduler“ (Planer). Vorrang genießt dabei der „Engineering Scheduler“, der für die zeitkritischen Beobachtungen zuständig ist, also für Objekte, die zu fest vorgegebenen Zeiten beobachtet werden müssen. Gibt es keine zeitkritischen Anforderungen, so kommt der „Scientific Scheduler“ zum Zug: Er arbeitet eine Wunschliste von Sternen mit unterschiedlichen Prioritäten ab, in dem er die Objektkoordinaten mit den aktuellen Beobachtungsbedingungen verknüpft. Die Übertragung der Daten zwischen Teleskop und Institut erfolgt ausschließlich über das Internet. Dadurch kann das HRT prinzipiell an jedem beliebigen Ort der Welt aufgestellt und von der Hamburger Sternwarte aus genutzt werden.

Die Hamburger Astronomen konnten das HRT mit dem hochauflösenden Echelle-Spektrographen HEROS der Landessternwarte Heidelberg ausgestatten. Damit sind nun lange Beobachtungsreihen von Sternen möglich, die spektroskopische Variabilitäten zeigen oder auf solche hin überprüft werden sollen. „Wir besetzen die wissenschaftliche Nische spektroskopischer Langzeitbeobachtungen von Sternen“, so Hempelmann.

Einer der Forschungsschwerpunkte der Beobachtungen mit dem HRT ist die Untersuchung der magnetischen Aktivität von Sternen. Nur mithilfe von Langzeitbeobachtungen lassen sich Aktivitätszyklen ähnlich wie der elfjährige Fleckenzyklus der Sonne bei anderen Sternen aufspüren und überwachen. Die Astronomen suchen unter anderem eine Antwort auf die Frage, wie häufig es längere Pausen in der magnetischen Aktivität der Sterne gibt.

Gebäude mit Tonnendach, das in zwei Hälften nach links und rechts auf Schienen laufend geöffnet ist.
Geöfneter Schutzbau des HRT

Solche „Aussetzer“ gab es bei unserer Sonne beispielsweise in der Zeit von 1400 bis 1510 (Spörer-Minimum) und von 1645 bis 1715 (Maunder-Minimum). In diesen Zeiten war die Sonne nahezu durchgehend fleckenfrei, der Elf-Jahres-Zyklus schien zusammengebrochen. Und das Fehlen der Sonnenaktivität hat möglicherweise sogar das Klima beeinflusst: Die Jahrzehnte fehlender Sonnenaktivität fallen genau in die kältesten Phasen jener Epoche, die als „Kleine Eiszeit“ in die Annalen der Historiker einging. Wie häufig es bei unserer Sonne zu solchen langen Aktivitätsminima kommt, lässt sich nur durch die Langzeitbeobachtung vieler sonnenähnlicher Sterne klären.

Standort gesucht

Langfristig ist allerdings Hamburg kein optimaler Standort für die regelmäßige Beobachtung von Sternen – das legendäre Schmuddelwetter der norddeutschen Stadt hinterlässt zu oft Lücken in den Beobachtungsreihen. Eine Stationierung des Instruments an einem großen internationalen Observatorium wie der Europäischen Südsternwarte wäre allerdings zu teuer. Stattdessen suchten die Hamburger Forscher einen Kooperationspartner unter dem Motto „Tausche Beobachtungszeit gegen Unterbringung und Pflege“.

Diesen Partner fand man schließlich durch persönliche Kontakte an der Universidad de Guanajuato in Mexiko: Mit Klaus-Peter Schröder lehrt dort seit vier Jahren ein deutscher Astronom, der schon in früheren Jahren gemeinsam mit Jürgen Schmitt geforscht hat. Das Departamento de Astronomia der Universität betreibt weit außerhalb der Stadt zu Ausbildungszwecken eine kleine Sternwarte. Dort soll voraussichtlich im kommenden Jahr das HRT seinen endgültigen Standort finden, ein Kuppelgebäude, in dem das Teleskop untergebracht werden soll, ist bereits im Bau.