Sternentstehungsgebiet

LUCIFER: Das Unsichtbare sichtbar machen

Das Mehrzweckinstrument LUCIFER ermöglicht tiefe Einblicke ins Universum – von unserer Milchstraße bis hin zu den am weitesten entfernten Galaxien.

Das Instrument LUCIFER 1 ist am größten optischen Teleskop der Welt angebracht, am Large-Binocular-Telescope (LBT) auf dem Mount Graham in Arizona. Der Name ist ein Akronym für Large Binocular Telescope Near-infrared Utility with Camera and Integral Field Unit for Extragalactic Research.

Auf diesem Bild ist der Roboterarm zu sehen, der eine Maske aus der Magazinablage entnimmt; die feinen Schlitze im Metallfilm für die einzelnen Objekte des Gesichtsfelds sind deutlich zu erkennen.
Blick in LUCIFER

LUCIFER kombiniert ein großes Gesichtsfeld mit hoher Auflösung und bietet je nach Beobachtungsanforderung drei unterschiedliche Kameras für Bilder und Spektren bei Wellenlängen von 0,9 bis 2,5 Mikrometern, also im nahen Infrarotbereich. In diesem Spektralbereich lassen sich beispielsweise Sternentstehungsregionen untersuchen, die sich in dichten Staubwolken verbergen und im optischen Licht unsichtbar sind.

Montiert werden LUCIFER 1 und später ein baugleiches Instrument in den Brennpunkten der beiden gigantischen 8,4-Meter-Spiegel des LBT. Damit das Instrument im infraroten Spektralbereich beobachten kann, muss es auf minus 213 Grad Celsius gekühlt werden. Denn sonst würde die von ihm selbst ausgehende Wärmestrahlung die Aufnahmen empfindlich stören.

Multitalent

Astronomen können ihre Bilder mit LUCIFER 1 gegenwärtig mit bis zu 18 verschiedenen Infrarotfiltern aufnehmen. Zudem lassen sich rund zwei Dutzend Objekte auf einmal spektroskopieren – ihr Licht wird dabei in seine verschiedenen Wellenlängen aufgespaltet. Eine Reihe leuchtender Linien ergibt dann für jede Lichtquelle gewissermaßen einen Fingerabdruck, aus dem Wissenschaftler auf die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Bedingungen auf dem beobachteten Objekt schließen können.

Dieses Bild zeigt einen Ausschnitt aus einem mit LUCIFER aufgenommenen Multi-Objekt-Spektrum LUCIFER: Das unsichtbare sichtbar machen

Um die Spektren zu gewinnen, werden lasergefertigte Schlitzmasken in die Brennebene des Teleskops geschoben. Diese Arbeit erledigt ein Roboterarm, der eine von bis zu 23 verschiedenen Masken – für Langspalt- oder Multi-Objekt-Spektroskopie – aus einem Magazin entnimmt und sie mit absoluter Präzision in der Brennebene positioniert. Auf diese Weise können die extrem niedrigen Betriebstemperaturen beibehalten werden, was mehrtägige Aufwärm- und Abkühlphasen und somit wertvolle Beobachtungszeit spart.

Im April 2010 ging LUCIFER 1 nach mehr als einem Jahrzehnt Entwicklungs-, Bau- und Testzeit in Betrieb. „Bereits die ersten Beobachtungen von Sternentstehungsgebieten geben uns einen Eindruck vom enormen Potenzial des neuen Instruments“, berichtet Thomas Henning vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Der Zwilling von LUCIFER 1 soll Anfang 2011 zum Einsatz kommen.

Volle Leistung

Diese Aufnahme von LUCIFER zeigt ein massereiches Sternentstehungsgebiet in unserer Milchstraße. Es liegt innerhalb der riesigen Molekülwolke S255, rund 8000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Für gewöhnlich sind derartige Nebel für sichtbares Licht undurchsichtig, doch infrarotes Licht kann den Staub durchdringen.
Sternentstehungsregion

Auf dem Plan von LUCIFER stehen in Zukunft vor allem die spektralen Fingerabdrücke der schwächsten und am weitesten entfernten Objekte im Kosmos. Nach der Fertigstellung der adaptiven Sekundärspiegel des LBT zur Korrektur atmosphärischer Turbulenzen soll das Instrument dann seine volle Leistungsfähigkeit entfalten: „Es wird Bilder liefern, wie man sie bisher nur von weltraumgebundenen Observatorien her kennt“, so Richard Green, Direktor des LBT.

Gebaut wurde das Instrument im Rahmen der so genannten Verbundforschung durch ein Konsortium von fünf deutschen Instituten unter der Leitung des Zentrums für Astronomie Heidelberg (Landessternwarte Heidelberg) in Zusammenarbeit mit dem Max Planck Institut für Astronomie in Heidelberg, dem Max Planck Institut für Extraterrestrische Physik in Garching, dem Astronomischen Institut der Ruhr-Universität in Bochum sowie der Hochschule Mannheim.