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Weltraumteleskop Hubble – 30 Jahre unser "Auge im All"

Vor 30 Jahren startete ein Teleskop ins All, das unsere Sicht des Kosmos wie kein Instrument vor oder nach ihm prägen sollte: das Hubble Weltraumteleskop. Seine farbenprächtigen Aufnahmen sind längst zu echten Ikonen der Astronomie geworden. Doch auch jenseits der bunten Bilder haben die Hubble-Daten Großes bewirkt: Sie stehen hinter unzähligen Entdeckungen und Erkenntnissen der Astronomie und Astrophysik – von Schwarzen Löchern über die Dunkle Materie bis hin zur Ausdehnung des Universums.

Weltraumteleskop Hubble beim Verlassen der Ladebucht der Raumfähre "Discovery", 25 April 1990
Das Weltraumteleskop verlässt die Ladebucht der Raumfähre "Discovery"

Für die meisten von uns ist dies längst selbstverständlicher Teil unseres Wissens über das Weltall: Unser Universum ist ungefähr 13, 8 Milliarden Jahre alt, es gibt Dunkle Materie und neue Sterne werden in großen Wolken aus Staub und Gas geboren. Auch dass im Herzen der meisten Galaxien riesige Schwarze Löcher sitzen, ist nichts Neues mehr. Aber all dieses Wissen – und vieles mehr – verdanken wir erst dem Weltraumteleskop Hubble.

Von Sternenwiegen bis zur Dunklen Materie

Seit 30 Jahren ist das "Auge im Orbit" eines unserer der wichtigsten wissenschaftlichen Instrumente. Mehr als 13.000 Veröffentlichungen beruhen auf seinen Daten, 1,2 Millionen Aufnahmen lieferte das Teleskop seit 1990.  Das Weltraumteleskop eröffnete den Astronomen wertvolle Einblicke in das Werden und Vergehen von Sternen und Planeten. So zeigen einige der bekanntesten Aufnahmen des Teleskops die bunte Pracht der Sternenwiegen, unter anderem im Orionnebel oder im Carinanebel. Ebenfalls zu den Highlights gehören die unzähligen Aufnahmen von dem, was am Ende eines Sterns übrigbleibt: Planetare Nebel und Supernova-Überreste.

 Mystic Mountain, eine 2010 veröffentlichte Aufnahme von Hubble's Wide Field Camera 3
"Mystic Mountain", eine 7.500 Lichtjahre entfernte Gas- und Staubansammlung im Carina-Nebel.

Erst durch den tiefen Blick des Teleskops bis in weit entfernte Regionen des Weltalls konnten Astronomen ermitteln, wie alt das Universum ist und wie schnell es sich ausdehnt. Das wiederum liefert Hinweise darauf, wie viel Dunkle Energie es im Kosmos geben muss – die noch immer rätselhafte Kraft, die das All auseinandertreibt. Auch die Verteilung der Dunklen Materie und ihr Verhalten versuchen Forscher seit Jahrzehnten mithilfe von Hubble-Daten zu ergründen.

Und auch viele Geheimnisse Schwarzer Löcher und Quasare hat das Hubble-Weltraumteleskop gelüftet. So zeigten erst Beobachtungen mit dem Teleskop, dass es sich bei den extrem hellen Quasaren im fernen All um aktive Galaxienkerne handelt – die extrem energiereichen und hell leuchtenden Zonen rund um ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum dieser Sternenansammlungen.

"Seit dem Start des Hubble-Weltraumteleskops im Jahr 1990 hat dieses großartige Observatorium unsere Augen für die Wunder des Kosmos geöffnet und eine neue Ära der Astronomie, Astrophyik und Planetenforschung eingeläutet", sagt Steve Mackwell von der American Physical Society.

Mosaikaufnahme des Krebsnebels, 2005
Der sechs Lichtjahre weite Krebsnebel - expandierende Überreste einer Supernova, die 1054 von chinesischen und japanischen Astronomen dokumentiert wurde.

Warum ist Hubble so besonders?

Doch auch technisch ist das Teleskop ein echter Pionier: Es war das erste große optische Observatorium im Weltraum – eine revolutionäre technische Errungenschaft. Von seiner Position rund 560 Kilometer über der Erdoberfläche kann das Teleskop unbeeinträchtigt von atmosphärischen Störungen in die Tiefen des Alls blicken. Ein weiterer Faktor: Hubble ist präzise und vielseitig zugleich. Seine Bandbreite reicht vom Ultravioletten bis zum Nahinfraroten, das sichtbare Licht ist nur ein kleiner Ausschnitt seines gesamten "Sehvermögens". Das Teleskop kann daher die energiereiche, kurzwellige Strahlung heißer Gasnebel einfangen, aber auch per Infrarot durch verhüllende Staubwolken spähen.

Der Primärspiegel des Hubble-Teleskops misst zwar nur 2,4 Meter, was im Vergleich zu den heute bei Teleskopen üblichen acht bis zehn Meter Spiegeln eher klein ist. Dafür aber ist sein Blick enorm scharf: Es kann noch Objekte von 0,05 Bogensekunden Größe abbilden – das entspricht der Größe eines Glühwürmchens in Tokio, wenn man es von der US-Ostküste aus beobachten würde. Im sichtbaren Licht liegt seine Auflösung damit um das Zehnfache höher als bei erdbasierten Teleskopen. Im ultravioletten Bereich sieht Hubble sogar um das 100-Fache schärfer als alle anderen Teleskope.

Vergleichsaufnahmen der Galaxie Messier 100 mit und ohne COSTAR (1993)
Aufnahme der Galaxie Messier 100 vor (links) und nach (rechts) der Installation des Korrektursystems.

Ein Teleskop mit "Hornhautverkrümmung"

Gleichzeitig ist Hubble heute längst nicht mehr das gleiche Teleskop, das am 24. April 1990 in den Orbit gestartet ist. In mehreren Weltraum-Missionen mit NASA Space Shuttles wurde es von Astronauten nicht nur gewartet, sondern auch an den neuesten Stand der Technik angepasst. Es erhielt neue Kameras und Spektrografen, neue Speichermodule und sogar neue Solarsegel.

Eine erste Reparatur war schon kurz nach dem Start des Weltraumtelekops nötig, denn wie sich herausstellte, hatte Hubble einen Sehfehler: Sein Spiegel war zwar genau, aber leider falsch geschliffen. Er war um vier Mikrometer zu flach. Hubble hatte gewissermaßen eine Hornhautverkrümmung. Dadurch traf das Licht nicht mehr fokussiert auf die Brennebene und die ersten Bilder des Teleskops waren unscharf. Erst als Astronauten ihm am 2. Dezember 1993 eine Art "Brille" verpassten, machte Hubble scharfe Bilder.

NPO, 24.04.2020
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