Hubble-Teleskop

  • hallo Zusammen,
    mich beschäftig schon länger folgende Frage: Der bisher tiefste Blick ins All wurde von Hubble angefertigt mit einer Entfernung von ca. 13.4 Mrd. Lichtjahren. Dazu war eine Belichtungszeit von 11,4 Tagen nötig. Wäre es möglich, mit Hubble oder auch erdgebundenen Teleskopen einen noch weiteren Blick zu bekommen, vorausgesetzt man könnte noch länger belichten, oder ist man hier mittlerweile an einer optischen Grenze angelangt?

  • Hi Komet,
    mit der Entfernung wird nicht nur das Licht schwächer, sondern via Hubble-Rotverschiebung auch langwelliger. Wo die Grenze ist, kann ich Dir allerdings nicht sagen.
    Gruß

  • Hallo,


    von der "roten Grenze", so alle Objekte nur noch im fernen Infrarot oder Radiobereich strahlen, weil die kurzwellige UV-Strahlung im interstellaren Medium der Ursprungsgalaxien absorbiert wird, sind wir noch weit entfernt.


    Die Problematik ist hier eine andere. Hubble ist sehr klein - lediglich 2.4m sind im Vergleich zu erdgebundenen Grossteleskopen mit bis zu 10 m Oeffnung recht wenig. Trotz der Lage koennen die groessten erdgebundenen Teleskope inzwischen mit Hubble gleichziehen, einfach weil sie groesser sind. Man haette nun auch mit Hubble z.B. eine Magnitude weiter gehen koennen, aber das haette geheissen, 2.5x laenger zu belichten. Nicht eingerechnet sind hierbei die Rauschbeitraege der Detektoren, die eine weitere Steigerung der Belichtungszeit erforderlich machen.

  • Hi Jürgen,
    mit steigender Wellenlänge nimmt auch noch das Auflösungsvermögen ab. Inwieweit man damit an die Grenzen vom Hubble-Teleskop kommt? Ich kenne auch nicht die eingesetzten Detektoren.
    Gruß

  • Hi Kalle,


    das HST hat optische CCD-Sensoren. Die machen meines Wissens bei ca. 1000 nm dicht. IR-Detektoren sehen komplett anders aus (andere Art der Chips, Kuehlung, Cryoblenden gegen die Eigenemissivitaet ...).


    Hier sind erdgebundene Teleskope von Vorteil. Das ubvri-System (Stroemgrenphotometrie) ist ja in weitere Baender erweitert worden, die in Transmissionsfenstern der Erdatmosphaere liegen:


    I: 800 nm
    J: 1250 nm
    H: 1600 nm
    K: 2160 nm


    Man kommt also locker in die doppelte Wellenlaenge dessen, was das HST sehen kann.

  • Ich möchte noch etwas ausschließen können. Die Belichtungszeit dieser Aufnahme wurde mit 11,3 Tagen angegeben. Dazu waren 400 Erdumrundungen von Hubble notwendig. Das heisst, dass generell erdgebundene Teleskope noch einen zusätzlichen Vorteil hätten, da man eine komplette Nacht belichten kann, wobei Hubble dazu gerade mal wenige Minuten je Umrundung zur Verfügung hat. Ich weiß leider nicht wie lange genau Hubble ein Objekt je Umrundung anvisieren kann. Ich denke allerdings, da der Orbit Hubbles mit einem Satelliten in einer Höhe von 400 KM vergleichbar ist, müsste sich Hubble mit mindestens 30000KM/h um die Erde bewegen.


    Worauf ich eigentlich hinaus möchte ist Folgendes: Das grösste Geheimnis der Kosmologie dürfte wohl der Urknall darstellen. Wenn es tatsächlich bereits technisch möglich ist, noch weiter zu blicken als Hubble, wieso tut man es dann nicht? Mit der Aufnahme Hubbles befinden wir uns lt. der Theorie des Standard-Urknallmodells bereits 800 Mio. Jahre vor der Urnkallsingularität. Die Galaxien der Aufnahme sehen allerdings vollständig entwickelt aus, lässt dies nicht langsam Zweifel an der Zeitangabe des Urnkalls aufkommen?

  • Hallo Komet,
    Es steht bis jetzt noch im Einklang mit der Urknalltheorie. Als es Licht wurde und die ersten Sonnen entstanden, muss es deutlich heftiger zugegangen sein als jetzt.
    Die ersten Sterne entstanden etwa 100 Mio. bis 250 Mio. Jahre nach dem Urknall und haben nur wenige Mio. Jahre "gelebt" (100 bis 1000 Sonnenmassen schätzt man). Entstehungsgebiet waren vermutlich sog. Protogalaxien. Die Kosmische Hintergrundstrahlung entstand etwa 400 Mio. Jahre nach dem Urknall. Etwa 1 Mrd. Jahre nach dem Urknall verschmolzen die Protogalaxien zu den ersten Galaxien.
    Das Ziel der "Ahnenforscher" ist daher, durch noch leistungsfähigere Teleskope, diese allerersten Sonnen (Population III Sterne) aufzuspüren. Also noch weiter zurück in die Vergangenheit.
    Gruß
    Quelle: Spektrum der Wissenschaft - Dossier "Der Anfang der Welt" 3/2005

  • Hi Kalle,
    sorry aber das beantwortet meine Frage nicht. Meine Frage lautet, wenn man bereits die technischen Möglichkeiten hat, mit Teleskopen bis zur Urknallsingularität zu blicken, wieso macht man es dann nicht? Man geht davon aus, dass sich 1 Mrd. Jahre nach dem Urknall die ersten Galaxien formiert haben, der Blick Hubbles geht allerdings lt. Theorie bereits 800 Mio. Jahre vor den Urknall, die Galaxien der Aufnahme erscheinen allerdings bereits völlig strukturiert wie unsere Galaxie.

  • Hi Komet,
    sorry ich lese erst jetzt das "vor".
    Ich vermute, dass Deine Angaben nicht ganz korrekt sind. In allen Quellen, die ich über die "Hubble Ultra Deep Field"- Aufnahme gefunden habe, wird von ca. 800 Mio. Jahre nach dem Urknall gesprochen.
    Bedenke: Die Schätzung der Entfernung auf der Aufnahme erfolgt mit Daten, die selbst wieder zur Urknalltheorie passen. Nur aufgrund der Hubble-Expansionsrate und der daraus resultierenden Rotverschiebung kann man eine Entfernungsangabe (und damit Altersangabe) machen. Ein Paradoxon würde dann nur aufzeigen, dass die Schätzung eines oder mehrerer Parameter innerhalb des Modells angepasst werden muss (hier dann die Hubble-Konstante oder das geschätzte Alter)
    Gruß

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das heisst, dass generell erdgebundene Teleskope noch einen zusätzlichen Vorteil hätten, da man eine komplette Nacht belichten kann, wobei Hubble dazu gerade mal wenige Minuten je Umrundung zur Verfügung hat. Ich weiß leider nicht wie lange genau Hubble ein Objekt je Umrundung anvisieren kann.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Man könnte mit Hubble gar durchgehend belichten, wenn das beobachtete Objekt im rechten Winkel zur Äquatorialebene steht(also in Polnähe), weil die Ausrichtung nicht von der Rotation um die Erde abhängig ist. Deshalb sind die 'Deep Fields' auch in hoher Deklination (nördlich und südlich) aufgenommen worden. Ansonsten sind es immer so 30-45 min pro Aufnahme, was aber ausreichend ist für Einzelaufnahmen. Ein weiterer Punkt ist die Weiterentwicklung der Detektoren - auch Hubble kann mittlerweile ins nahe Infrarort schauen (die genaue Grenze weiß ich nicht, aber ich las mal etwas von Wellenlängen bis 1,5µ)


    Ist ein interessanter Aspekt, den Du da ansprichst. Der Nachfolger des HST, das JWST, wird mit 6m Spiegeldurchmesser und durch speziell geformte Schilde sowie einer vollkommen anderen Bahn in der Lage sein, im langwelligen IR (bei 2-8µ Wellenlänge) zu fotografieren und damit die ersten Galaxien um ein Vielfaches besser auflösen als es auf längere Sicht erdgebunden möglich sein wird.


    Gruß


    ullrich

  • Hi Kalle,
    das war wohl ein formales Missverständnis. Mit "vor" meinte ich das räumlichen "vor der Urknallsingularität", zeitlich müsste man natürlich "nach dem Urknall" schreiben. Generell möchte ich nicht den Urknall anzweifeln, bitte nicht missverstehen. Vielleicht müsste man durch diese Aufnahme die Zeit des Urknalls bereits etwas nach unten (oben?) korrigieren. Andernfalls denke ich mir, wenn wir noch weiter blicken könnten, würden sich möglicherweise sogar theoretische Grundlagen über den Urknall nicht mehr mit den Beobachtungsdaten decken.
    Ein Schwerpunkt zukünftiger und gegenwärtiger Forschung mit Teleskopen ist die Suche nach einer zweiten Erde. Ich stelle mir die Frage, was bringt uns das momentan? Viel wichtiger für mich ist die Frage nach dem Ursprung des Universums und damit vielleicht sogar die Möglichkeit auf eine TOE zu bekommen. Wie gesagt, wenn es tatsächlich möglich ist, mit erdgebundenen Teleskopen bis zur Urknallsingularität zu blicken, warum nimmt man nicht das VLT oder Hubble und fokussiert solange auf ein Gebiet bis man die absolute Grenze der Technik ausgereizt hat?

  • Hi Komet,
    wenn mich nicht alles täuscht, kann man nicht weiter schauen als bis zur Hintergrundstrahlung. Die entstand während der Abkühlung, als das Universum "durchsichtig" wurde.
    Die ersten Sterne und Protogalxien sind vermutlich sogar noch während der "Inflationsphase", als das Universium sehr sehr viel schneller ausdehnte als heute, entstanden.
    Wie Ullrich schon sagt, das James Webb Space Telescope soll die Lücke schließen, wenn es denn realisiert wird.
    Gruß

  • klar, bei der Hintergrundstrahlung ist Schluss. Diese muss sich ca. 300 000 Jahre nach dem Urknall gebildet haben. Ab diesem Zeitpunkt könnte man allerdings bereits Untersuchungen im optischen Bereich anstellen. Die Frage, die sich für mich stellt ist allerdings, ob sich dann eben Beobachtungsdaten noch mit der Theorie vereinbaren lassen. Die Inflationsphase dauerte lt. Standardmodell nur von 10^-35 bis 10^-32 Sekunden, nach diesem Zeitpunkt kam dann die Raumexpansion zur Wirkung, die wir auch heute noch im Dopplereffekt beobachten.

  • Hallo Zusammen,
    Da mich dieses Thema nicht mehr in Ruhe gelassen hat, habe ich dazu mal einen netten Prof vom LBT in Deutschland befragt, hier seine Antwort:

    Vom Hubble-Teleskop wurde eine Ultra-Deepfield-Aufnahme mit einer
    &gt; Entfernung von ca. 13,4 Mrd. Lichjahren angefertigt, die
    &gt; Belichtungszeit betrug 11,3 Tage. Hier nun meine Fragen:
    &gt;
    &gt; - ist Hubble damit an seiner Leistungsgrenze angelangt, oder wären
    &gt; noch größere Entfernungen möglich - vorausgesetzt das Teleskop würde
    &gt; dazu noch länger zur Verfügung stehen?


    This is indeed close the limit of what the telescope practically can do. If you increase the exposure time to f.ex. 100days the gain will not be very big. You can decrease the so called random errors and noise sources but the systematic errors which normally are at a very low level start to become the dominating source of noise and systematic errors do not go away even if you observe for ten times as long time.


    &gt;
    &gt; - Ich gehe mal davon aus, dass das LBT aufgund seiner Adaptiven Optik
    &gt; eine noch höhere Auflösung als Hubble hat und dadurch noch weitere
    &gt; Aufnahmen anfertigen könnte.


    Yes, in the near IR (K-band) the LBT will indeed have a resolution which is almost 10 times higher than that of the Hubble Space Telescope.


    &gt;
    &gt; - falls dies technisch möglich ist, würde sich der Zeitaufwand nicht
    &gt; lohnen um Fragen zur Entstehung unseres Universums und vor allem zum
    &gt; Urknall zu klären, da dies doch die primäre Aufgabe von Teleskopen ist?



    The LBT will of course also be used to look at some of the most distance objects in the Universe, but don't forget that it is not possible to look all the way back to the big bang as there were no objects at that time, at least not objects as we know them. Galaxies only formed much later, we still do not know exactly when, and stars at such distances would most likely be too faint to be detected. Actually the telescope that has looked furthest back is the satellite WMAP which studied the microwave background. This is probably the earliest available photons for observations today and they were observed with a 1m antenna. Actually the microwave radiation was detected already in the 1960's on earth with a small microwave antenna by accidence, so it is not only the size of a telescope but also the wavelength that makes the difference for how 'old' photons it will be able to observe. And even these photons were emitted several 100.000 years after the big bang itself, before that the gas was so hot that photons would get destroyed all the time by collisions and interactions with other particles, so none of these photons could have survived to reach us.


    MfG,


    -- Jesper Storm

  • Hallo Wolfgang,
    dann ist die "Ultra Deep Field" Aufnahme wohl das Meisterstück des HST. Jetzt fehlt noch eine Musterung auf diesem Niveau [;)].
    Bleibt nur noch abzuwarten was die jetzige und kommende Generation an Teleskopen zu Tage fördern.
    Gruß

  • Hallo,


    etwas spät, aber vielleicht doch noch nützlich. Einen weiteren Blick zurück soll das "James Web Space Telescope" liefern: http://www.jwst.nasa.gov/


    Es ist speziell für Infrarot-Aufnahmen konstruiert. Das Teleskop hat allerdings im Moment massive Budget-Probleme und legt bei der NASA quasi alle anderen Aktivitäten "auf Eis". Es ist also momentan sehr umstritten.


    Rainer

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