Astronomie

Wie werden die Kalibrierungs-„Linien“ des ESPRESSO Echelle-Spektrographen erzeugt?

Wie werden die Kalibrierungs-„Linien“ des ESPRESSO Echelle-Spektrographen erzeugt?



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The CBC News Technology and Science Q&A Diese ESPRESSO-Maschine macht keinen Kaffee, sondern scannt den Himmel nach bewohnbaren Planeten und stabile spektroskopische Beobachtungen.

Im Spektrogramm bei ca.00:55Im Video ist mir aufgefallen, dass jedes Band von einer fein verteilten Anordnung von Punkten begleitet wird. Ich gehe davon aus, dass es sich um eine Art Kalibrierung handelt, bin mir aber nicht sicher, wie sie hergestellt werden.

Da sich die Ordnungen ändern, kann ich nicht wirklich herausfinden, ob diese in der Wellenlänge oder in der Frequenz gleich beabstandet sind.

Wie werden diese dichten Raumkalibrierungs-"Linien" erzeugt?

Sie können das vollständige Spektrogramm in dieser Frage sehen.

über: Beschnittene Unterabschnitte aus einem HD-Frame-Grab aus dem Video bei ca.00:55. Aufgenommen mit Python mit diesem Skript, dann Extrahieren von Frames mit diesem Skript in Blender.


Sie haben Recht zu denken, dass dies eine Kalibrierungstechnik ist. Im Einsatz sind hier Laserkämme, die die Selbstinterferenz kurzer Pulse verwenden, die in ihrem eigenen Hohlraum mehrmals reflektiert werden, um den angezeigten Abstand zu erzeugen.

Der Abstand wird dann hauptsächlich durch den Kehrwert der Pulslänge und damit durch die aktuelle Lasertechnologie begrenzt. Die Schärfe einzelner Linien wird in der Regel erhöht, indem dem Laser ein Fabry-Pérot-Interferometer nachgeschaltet wird. Für zusätzliche Präzision und Abschätzung der Laserstabilität verwendet man oft eine Sekundärlampe mit theoretisch oder labortechnisch bekannten Linien (z. B. Th-Ar).

Die Technologiedemonstration für ESPRESSO wurde mit seinem Vorläufer HARPS durchgeführt.
Auch eine Seite mit mehr Details, das unterste Poster sieht ziemlich gut aus, wenn es die Grundlagen erklärt, finde ich.


Erstes Licht für Planetenjäger der nächsten Generation erreicht

Dieses farbenfrohe Bild zeigt Spektraldaten des First Light des ESPRESSO-Instruments am Very Large Telescope der ESO in Chile. Das Licht eines Sterns wurde in seine Komponentenfarben zerlegt. Diese Ansicht wurde koloriert, um anzuzeigen, wie sich die Wellenlängen im Bild ändern, aber dies sind nicht genau die Farben, die visuell gesehen werden würden. Eine genaue Betrachtung zeigt viele dunkle Spektrallinien in den Sternspektren und auch die regelmäßigen Doppelflecken einer Kalibrierungslichtquelle. Die dunklen Lücken sind Merkmale der Datenaufnahme und nicht real. Credit: ESO/ESPRESSO-Team

Der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) hat erfolgreich erste Beobachtungen gemacht. ESPRESSO ist auf dem Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile installiert und wird mit beispielloser Präzision nach Exoplaneten suchen, indem es die winzigen Veränderungen im Licht ihrer Wirtssterne untersucht. Erstmals wird ein Instrument in der Lage sein, das Licht aller vier VLT-Teleskope zu summieren und die Lichtsammelleistung eines 16-Meter-Teleskops zu erreichen.

ESPRESSO hat das erste Licht am Very Large Telescope der ESO am Paranal-Observatorium im Norden Chiles gewonnen. Dieser neue Echelle-Spektrograph der dritten Generation ist der Nachfolger des äußerst erfolgreichen HARPS-Instruments der ESO am La Silla-Observatorium. HARPS kann bei Geschwindigkeitsmessungen eine Genauigkeit von etwa einem Meter pro Sekunde erreichen, während ESPRESSO aufgrund des technologischen Fortschritts und seiner Platzierung auf einem viel größeren Teleskop eine Genauigkeit von nur wenigen Zentimetern pro Sekunde erreichen will.

Der leitende Wissenschaftler für ESPRESSO, Francesco Pepe von der Universität Genf in der Schweiz, erklärt die Bedeutung: „Dieser Erfolg ist das Ergebnis der Arbeit vieler Menschen über 10 Jahre. ESPRESSO ist nicht nur die Weiterentwicklung unserer bisherigen Instrumente wie HARPS, sondern wird mit seiner höheren Auflösung und höheren Präzision transformativ sein. Und im Gegensatz zu früheren Instrumenten kann es die volle Sammelkraft des VLT ausschöpfen – es kann mit allen vier VLT-Einheitsteleskopen gleichzeitig verwendet werden, um ein 16-Meter-Teleskop zu simulieren. ESPRESSO wird mindestens ein Jahrzehnt lang unübertroffen sein – jetzt bin ich nur noch ungeduldig, unseren ersten felsigen Planeten zu finden!“

ESPRESSO kann winzige Veränderungen in den Spektren von Sternen erkennen, wenn ein Planet umkreist. Diese Methode der Radialgeschwindigkeit funktioniert, weil die Anziehungskraft eines Planeten seinen Wirtsstern beeinflusst und ihn leicht „wackeln“ lässt. Je weniger massiv der Planet ist, desto kleiner ist die Wobbelung, und damit felsige und möglicherweise lebenserhaltende Exoplaneten entdeckt werden können, ist ein Instrument mit sehr hoher Präzision erforderlich. Mit dieser Methode wird ESPRESSO in der Lage sein, einige der leichtesten Planeten zu entdecken, die jemals gefunden wurden.

Die Testbeobachtungen umfassten Beobachtungen von Sternen und bekannten Planetensystemen. Vergleiche mit bestehenden HARPS-Daten zeigten, dass ESPRESSO Daten mit ähnlicher Qualität mit deutlich kürzerer Belichtungszeit erhalten kann.

Dieses Bild zeigt den Moment des ersten Lichts, mit dem jubelnden Team im VLT-Kontrollraum. Dieses Bild zeigt den Moment des ersten Lichts, mit dem jubelnden Team im VLT-Kontrollraum. Anerkennung:
Giorgio Calderone, INAF Triest

Der Instrumentenwissenschaftler Gaspare Lo Curto (ESO) freut sich: „Es war eine großartige Leistung, ESPRESSO so weit zu bringen, mit Beiträgen eines internationalen Konsortiums sowie vieler verschiedener Gruppen innerhalb der ESO: Ingenieure, Astronomen und Verwaltung. Sie mussten nicht nur den Spektrographen selbst installieren, sondern auch die sehr komplexe Optik, die das Licht der vier VLT-Einheitsteleskope zusammenführt.“

Obwohl das Hauptziel von ESPRESSO darin besteht, die Planetenjagd auf die nächste Stufe zu heben, weniger massereiche Planeten und ihre Atmosphären zu finden und zu charakterisieren, hat es auch viele andere Anwendungen. ESPRESSO wird auch das weltweit leistungsfähigste Werkzeug sein, um zu testen, ob sich die physikalischen Konstanten der Natur seit der Jugend des Universums verändert haben. Solche winzigen Veränderungen werden von einigen Theorien der fundamentalen Physik vorhergesagt, aber nie überzeugend beobachtet.

Wenn das Extremely Large Telescope der ESO ans Netz geht, wird das Instrument HIRES, das sich derzeit in der Konzeptionsphase befindet, die Detektion und Charakterisierung noch kleinerer und leichterer Exoplaneten bis hin zu erdähnlichen Planeten sowie die Untersuchung von Exoplanetenatmosphären mit dem Aussicht auf den Nachweis von Lebenssignaturen auf Gesteinsplaneten.


ESPRESSO Planet Hunter der nächsten Generation macht erste Beobachtungen

Dieses farbenfrohe Bild zeigt Spektraldaten des First Light des ESPRESSO-Instruments am Very Large Telescope der ESO in Chile. Das Licht eines Sterns wurde in seine Komponentenfarben zerlegt. Diese Ansicht wurde koloriert, um anzuzeigen, wie sich die Wellenlängen im Bild ändern, aber dies sind nicht genau die Farben, die visuell gesehen werden würden. Eine genaue Betrachtung zeigt viele dunkle Spektrallinien in den Sternspektren und auch die regelmäßigen Doppelflecken einer Kalibrierlichtquelle. Die dunklen Lücken sind Merkmale der Datenaufnahme und nicht real. Credit: ESO/ESPRESSO-Team

Der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) hat erfolgreich erste Beobachtungen gemacht. ESPRESSO ist auf dem Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile installiert und wird mit beispielloser Präzision nach Exoplaneten suchen, indem es die winzigen Veränderungen im Licht ihrer Wirtssterne untersucht. Erstmals wird ein Instrument in der Lage sein, das Licht aller vier VLT-Teleskope zu summieren und die Lichtsammelleistung eines 16-Meter-Teleskops zu erreichen.

ESPRESSO hat das erste Licht am Very Large Telescope der ESO am Paranal-Observatorium im Norden Chiles gewonnen. Dieser neue Echelle-Spektrograph der dritten Generation ist der Nachfolger des äußerst erfolgreichen HARPS-Instruments der ESO am La Silla-Observatorium. HARPS kann bei Geschwindigkeitsmessungen eine Genauigkeit von etwa einem Meter pro Sekunde erreichen, während ESPRESSO aufgrund des technologischen Fortschritts und seiner Platzierung auf einem viel größeren Teleskop eine Genauigkeit von nur wenigen Zentimetern pro Sekunde erreichen will.

Der leitende Wissenschaftler für ESPRESSO, Francesco Pepe von der Universität Genf in der Schweiz, erklärt die Bedeutung: „Dieser Erfolg ist das Ergebnis der Arbeit vieler Menschen über 10 Jahre. ESPRESSO ist nicht nur die Weiterentwicklung unserer bisherigen Instrumente wie HARPS, sondern wird mit seiner höheren Auflösung und Präzision transformierend sein. Und im Gegensatz zu früheren Instrumenten kann es die volle Sammelkraft des VLT ausschöpfen – es kann mit allen vier VLT-Einheitsteleskopen gleichzeitig verwendet werden, um ein 16-Meter-Teleskop zu simulieren. ESPRESSO wird mindestens ein Jahrzehnt lang unübertroffen sein – jetzt bin ich nur noch ungeduldig, unseren ersten felsigen Planeten zu finden!“

ESPRESSO kann winzige Veränderungen in den Spektren von Sternen erkennen, wenn ein Planet umkreist. Diese Methode der Radialgeschwindigkeit funktioniert, weil die Anziehungskraft eines Planeten seinen Wirtsstern beeinflusst und ihn leicht „wackeln“ lässt. Je weniger massiv der Planet ist, desto kleiner ist die Wobbelung, und damit felsige und möglicherweise lebenserhaltende Exoplaneten entdeckt werden können, ist ein Instrument mit sehr hoher Präzision erforderlich. Mit dieser Methode wird ESPRESSO in der Lage sein, einige der leichtesten Planeten zu entdecken, die jemals gefunden wurden.

Die Testbeobachtungen umfassten Beobachtungen von Sternen und bekannten Planetensystemen. Vergleiche mit bestehenden HARPS-Daten zeigten, dass ESPRESSO Daten mit ähnlicher Qualität mit deutlich kürzerer Belichtungszeit erhalten kann.

Der Instrumentenwissenschaftler Gaspare Lo Curto (ESO) freut sich: „Es war eine großartige Leistung, ESPRESSO so weit zu bringen, mit Beiträgen eines internationalen Konsortiums sowie vieler verschiedener Gruppen innerhalb der ESO: Ingenieure, Astronomen und Verwaltung. Sie mussten nicht nur den Spektrographen selbst installieren, sondern auch die sehr komplexe Optik, die das Licht der vier VLT-Einheitsteleskope zusammenführt.“

Obwohl das Hauptziel von ESPRESSO darin besteht, die Planetenjagd auf die nächste Stufe zu heben, weniger massereiche Planeten und ihre Atmosphären zu finden und zu charakterisieren, hat es auch viele andere Anwendungen. ESPRESSO wird auch das weltweit leistungsfähigste Werkzeug sein, um zu testen, ob sich die physikalischen Konstanten der Natur seit der Jugend des Universums verändert haben. Solche winzigen Veränderungen werden von einigen Theorien der fundamentalen Physik vorhergesagt, aber nie überzeugend beobachtet.

Wenn das Extremely Large Telescope der ESO ans Netz geht, wird das Instrument HIRES, das sich derzeit in der Konzeptionsphase befindet, die Detektion und Charakterisierung noch kleinerer und leichterer Exoplaneten bis hin zu erdähnlichen Planeten sowie die Untersuchung von Exoplanetenatmosphären mit dem Aussicht auf den Nachweis von Lebenssignaturen auf Gesteinsplaneten.


VLT-Exoplaneten-Spektrograph macht erste Beobachtungen

Der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) hat seine ersten Beobachtungen gemacht. ESPRESSO ist auf dem Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile installiert und wird nach Exoplaneten suchen, indem es sich die winzigen Veränderungen im Licht ihrer Wirtssterne ansieht. Das Instrument stellt das erste Mal dar, dass Licht von allen vier VLT-Teleskopen kollationiert werden kann und erreicht damit die Lichtsammelleistung eines 16-Meter-Teleskops.

ESPRESSO hat mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO am Paranal-Observatorium im Norden Chiles erste Lichter erhalten. Dieser neue Echelle-Spektrograph der dritten Generation ist der Nachfolger des äußerst erfolgreichen HARPS-Instruments der ESO am La Silla-Observatorium. HARPS kann bei Geschwindigkeitsmessungen eine Genauigkeit von etwa einem Meter pro Sekunde erreichen, während ESPRESSO dank technologischer Fortschritte und seiner Platzierung auf einem viel größeren Teleskop eine Genauigkeit von nur wenigen Zentimetern pro Sekunde erreichen will.

Das Bild zeigt die Spektraldaten des ersten Lichts des ESPRESSO-Instruments. Das Licht eines Sterns wurde in seine Komponentenfarben zerlegt. Diese Ansicht wurde koloriert, um anzuzeigen, wie sich die Wellenlängen im Bild ändern, aber dies sind nicht genau die Farben, die visuell gesehen werden würden. Eine genaue Betrachtung zeigt viele dunkle Spektrallinien in den Sternspektren und auch die regelmäßigen Doppelflecken einer Kalibrierlichtquelle. Die dunklen Lücken sind Merkmale der Datenaufnahme und nicht real. Bildnachweis: ESO

ESPRESSO kann winzige Veränderungen in den Spektren von Sternen erkennen, wenn ein Planet umkreist. Diese Methode der Radialgeschwindigkeit funktioniert, weil die Anziehungskraft eines Planeten seinen Wirtsstern beeinflusst und ihn leicht "wackeln" lässt. Je weniger massiv der Planet ist, desto kleiner ist die Wobbelung. Um also felsige und möglicherweise lebenserhaltende Exoplaneten zu entdecken, ist ein Instrument mit sehr hoher Präzision erforderlich. Mit dieser Methode wird ESPRESSO in der Lage sein, einige der leichtesten Planeten zu entdecken, die jemals gefunden wurden.

Die Testbeobachtungen umfassten Beobachtungen von Sternen und bekannten Planetensystemen. Vergleiche mit bestehenden HARPS-Daten zeigten, dass ESPRESSO Daten mit ähnlicher Qualität mit deutlich kürzerer Belichtungszeit erhalten kann.

„ESPRESSO so weit zu bringen, war eine großartige Leistung, mit Beiträgen eines internationalen Konsortiums sowie vieler verschiedener Gruppen innerhalb der ESO: Ingenieure, Astronomen und Verwaltung. Sie mussten nicht nur den Spektrographen selbst installieren, sondern auch die sehr komplexe Optik, die das Licht der vier VLT-Einheitsteleskope zusammenführt“, kommentierte Instrumentenwissenschaftler Gaspare Lo Curto (ESO).

Obwohl das Hauptziel von ESPRESSO darin besteht, die Planetenjagd auf die nächste Stufe zu heben, weniger massereiche Planeten und ihre Atmosphären zu finden und zu charakterisieren, hat es auch viele andere Anwendungen. ESPRESSO wird auch das weltweit leistungsstärkste Werkzeug sein, um zu testen, ob sich die physikalischen Konstanten der Natur seit der Jugend des Universums verändert haben. Solche winzigen Veränderungen werden von einigen Theorien der fundamentalen Physik vorhergesagt, aber nie überzeugend beobachtet.

Wenn das Extremely Large Telescope der ESO online geht, wird das Instrument HIRES, das sich derzeit in der Konzeptionsphase befindet, die Detektion und Charakterisierung noch kleinerer und leichterer Exoplaneten bis hin zu erdähnlichen Planeten sowie die Untersuchung von Exoplanetenatmosphären mit dem Prospekt ermöglichen der Entdeckung von Lebenssignaturen auf Gesteinsplaneten.


Erstes Licht für ESPRESSO

Welch großartige Neuigkeiten, dass ESPRESSO, der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations, gerade das „erste Licht“ erreicht hat. Denn ESPRESSO macht es erstmals möglich, das Licht aller vier Teleskope am VLT zu kombinieren. Dadurch entsteht ein Instrument mit der Lichtsammelkraft eines 16-Meter-Teleskops, eine wesentliche Verbesserung der Exoplanetenjagd.

Bild: Der Raum, in dem die Lichtstrahlen der vier VLT-Einheitsteleskope zusammengeführt und in Fasern eingespeist werden, die wiederum das Licht an den Spektrographen selbst in einem anderen Raum abgeben. Einer der Punkte, an denen das Licht in den Raum eintritt, erscheint auf der Rückseite dieses Bildes. Bildnachweis: ESO/P. Horálek.

So die Begeisterung des leitenden Wissenschaftlers Francesco Pepe (Universität Genf):

ESPRESSO ist nicht nur die Weiterentwicklung unserer bisherigen Instrumente wie HARPS, sondern wird mit seiner höheren Auflösung und Präzision transformierend sein. Und im Gegensatz zu früheren Instrumenten kann es die volle Sammelkraft des VLT ausschöpfen – es kann mit allen vier VLT-Einheitsteleskopen gleichzeitig verwendet werden, um ein 16-Meter-Teleskop zu simulieren. ESPRESSO wird mindestens ein Jahrzehnt lang unübertroffen sein – jetzt bin ich nur noch ungeduldig, unseren ersten felsigen Planeten zu finden!“

Bild: Dieses farbenfrohe Bild zeigt Spektraldaten des First Light des ESPRESSO-Instruments am Very Large Telescope der ESO in Chile. Das Licht eines Sterns wurde in seine Komponentenfarben zerlegt. Diese Ansicht wurde koloriert, um anzuzeigen, wie sich die Wellenlängen im Bild ändern, aber dies sind nicht genau die Farben, die visuell gesehen werden würden. Eine genaue Betrachtung zeigt viele dunkle Spektrallinien in den Sternspektren und auch die regelmäßigen Doppelflecken einer Kalibrierlichtquelle. Die dunklen Lücken sind Merkmale der Datenaufnahme und nicht real. Credit: ESO/ESPRESSO-Team.

Wir werden viel von ESPRESSO hören, weil es unsere Möglichkeiten zur Beobachtung der Radialgeschwindigkeit erheblich verbessern wird. Denken Sie daran, was wir tun, wenn wir diese Techniken anwenden. Die Radialgeschwindigkeit beinhaltet das Extrahieren der winzigen Doppler-Signatur der Sternbewegung, wenn der Stern zuerst in eine Richtung und dann in eine andere von den ihn umgebenden Planeten gezogen wird. Im Vergleich zur Größe des Sterns sind die Bewegungen klein, aber wir können sie im Lichtspektrum des Sterns verfolgen.

Wiederholte Änderungen des Spektrums, während es sich in Richtung Rot, Blau und wieder Rot verschiebt, liefern uns die Daten, die wir brauchen, um einen Planeten zu identifizieren, und bis zur Kepler-Mission war die Radialgeschwindigkeit das wichtigste Mittel, mit dem wir solche Welten finden konnten. 51 Pegasis Planet, der als erster gefunden wurde, der einen Hauptreihenstern umkreist, wurde 1995 mit Radialgeschwindigkeitsmethoden entdeckt. Heute verwenden wir eine Mischung von Methoden, darunter Transitstudien, direkte Bildgebung und Gravitationsmikrolinsen.

Bild: Der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) hat im November 2017 erfolgreich seine ersten Beobachtungen gemacht. ESPRESSO ist auf dem Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile installiert und wird mit beispielloser Präzision nach Exoplaneten suchen, indem es die winzigen Veränderungen in die Eigenschaften des Lichts, das von ihren Wirtssternen kommt. Diese Ansicht zeigt das Innere eines der ESPRESSO-Frontends, in dem sich alle aktiven Komponenten des Spektrographen befinden. Bildnachweis: Giorgio Calderone, INAF Triest.

Die Kombination von Methoden kann sehr nützlich sein, denn während die Radialgeschwindigkeit uns die Messung von Masse und Umlaufbahn des Planeten ermöglicht (ich werde für die Zwecke dieses Beitrags nicht auf das Problem eingehen, dass RV-Massenmessungen nur minimale Massenschätzungen liefern können), Transite können uns helfen, ihre Dichte abzuleiten. Aber für die Planeten, die nicht durchqueren, möchten wir die Skala immer weiter nach unten bewegen und immer kleinere Welten entdecken, Planeten der Erdklasse vielleicht wie unsere eigene.

Bild: der Moment des ersten Lichts, mit dem jubelnden Team im VLT-Kontrollraum. Bildnachweis: Giorgio Calderone, INAF Triest.

Aus einem ESO-Factsheet zu ESPRESSO:

Die Radialgeschwindigkeitstechnik war bisher die produktivste in Bezug auf die Erkennung extrasolaren Planeten. Planeten mit geringer Masse (ein bis wenige Erdmassen) sind besonders interessant, weil sie nach Formationsmodellen den Großteil der Planetenbevölkerung darstellen könnten. Sie sind jedoch schwer fassbarer und erfordern äußerst stabile Instrumente. Das HARPS-Instrument mit einer Genauigkeit von besser als 1 m/s hat bisher die überwiegende Mehrheit der Planeten mit Massen kleiner als Neptun entdeckt, was eine unschätzbare Erfahrung im Hinblick auf die Realisierung genauerer Instrumente darstellt. Mit einer Radialgeschwindigkeitspräzision von besser als 10 cm/s kann ein Planet mit Erdmasse in der bewohnbaren Zone eines Sterns mit geringer Masse nachgewiesen werden.

Genau so. ESPRESSO macht da weiter, wo HARPS aufgehört hat. Während HARPS eine Genauigkeit von einem Meter pro Sekunde erreichen konnte, bringt uns ESPRESSO unter 10 Zentimeter pro Sekunde. Das Upscaling ist das Ergebnis der Platzierung von ESPRESSO zur Erschließung der vier VLT-Teleskope sowie der Fortschritte in der spektroskopischen Technologie. Der Vorteil wird darin liegen, viel weniger massereiche Planeten zu charakterisieren, die unserer Untersuchung durch Transite oder direkte Bildgebung nicht zur Verfügung stehen, wodurch der Exoplaneten-Katalog weiter aufgestockt und unsere statistische Analyse von Planeten in unserer Nähe in der Galaxie vertieft wird.

Kommentare zu diesem Eintrag sind geschlossen.

Verursacht die Turbulenz der Photosphäre des Sterns Probleme bei einer solchen Geschwindigkeitsmessung? Wenn ja, wie wird es gelöst?

Es tut in der Tat. Besonders gern. Die geforderte Genauigkeit von 10 cm/s wäre nur für die Untersuchung der stabilsten Sterne praktikabel. Um fair zu sein, das wird die Art von Sonne wie G-Zwerge sein, die eine “eta Erde“ beherbergen könnten. Trotzdem sieht es so aus, als ob die Sonne selbst für die meisten Standards ein ungewöhnlich ruhender Stern wäre.

Als Mehrzweckgerät scheint die ESPRESSO RV-Strategie kurzfristig auf das Zielen von “stillen” Sternen zu bauen. Es wird zunächst nicht die Art von photosphärischen Modellierungsalgorithmen verwenden, die für den Einsatz mit dem maßgeschneiderten RV EXPRES-Spektrographen geplant sind, der bald auf dem 4,2-m-Discovery-Teleskop und im Zentrum des �Earths”-Projekts eingesetzt werden soll. Dies wird eine weitaus vielfältigere Auswahl naher Sterne untersuchen, darunter viel aktivere K- und M-Zwerge.

Wenn Sie in Verbindung mit ESPRESSO ‘die Art von Sonne wie G-Zwerge’ und ‘das Zielen von „stillen“ Sternen erwähnen, haben Sie dann auch die Sonnenzwillingsprobe im Sinn, die jetzt das Ziel in der Solar . ist Twin Planet Search-Projekt mit HARPS?
Mit anderen Worten, wird ESPRESSO tatsächlich auch für diese Suche nach Sonnenzwillingen verwendet, ‘um dort weiterzumachen, wo HARPS aufgehört hat?
Siehe zum Beispiel: “The Solar Twin Planet Search I Fundamental parameters of the stellar sample”, in dem 88 Sonnenzwillinge erwähnt werden.

Alles, was ich von der ESO gelesen habe, ist nicht viel mehr, als nur auf ruhige Sterne zu zielen. Ich kann mir nicht vorstellen, dass es so einfach ist, nur von HARPS abzuholen. Im besten Fall hatte er eine Empfindlichkeit von 50cm/s und hatte selbst dann noch mit aktiveren Sternen zu kämpfen. (die Art von späten M-Zwergen, bei denen diese viel geringere Empfindlichkeit theoretisch terrestrische Planeten in engen Umlaufbahnen der “hab-Zone” lokalisieren könnte)

Ich nehme an, dass ESPRESSO auf eine kleine Anzahl weniger optimaler, aber hochkarätiger Nachbarsterne abzielen und zufällige, nahezu kontinuierliche Photometrie mit beispielsweise dem globalen Netzwerk des Las Cumbres-Teleskops durchführen könnte. Dies war die hochgradig maßgeschneiderte Strategie der Pale Red Dot-Kampagne, um das Proxima b RV-Signal aus der aktiven Photosphäre seines Muttersterns auszuwählen (und jetzt für andere benachbarte Rote Zwerge wie Barnards Stern geplant). Effektiv, aber arbeitsintensiv und nicht geeignet für einen High-Return-Beobachtungslauf wie �Earths”.

Ashley Baldwin hegt offensichtlich eine Art Groll gegen ESO oder ist neidisch auf ESO. Pale Red Dot verließ sich vollständig auf das HARPS-Teleskop der ESO, um Proxima b zu bestätigen. Natürlich ist VLT ESPRESSO für die Erkennung von Planeten um ruhige Sterne optimiert, aber es wird immer noch das leistungsstärkste Werkzeug sein, um Planeten um jeden Stern innerhalb von 40 Lichtjahren zu erkennen. Und obwohl HIRES auf dem ELT eingesetzt wird, wird CODEX definitiv passieren, aber niemand behauptet ernsthaft, dass es nicht planmäßig fertig sein wird.

Soweit ich weiß, hängt die RV-Messung dieses Instruments vom Rotverschiebungsverhalten des Gesamtlichts des Sterns ab.

Ich frage mich, was zwischen der Suche nach kleineren Planeten und einer detaillierteren Ansicht des stellaren Jitters gewinnen wird.

Absolut . Aber ich nehme an, dass Technologie und Strategie im Laufe der Zeit verfeinert werden, um sie zu liefern. Der Jitter-Bug, oder?

Großartige Neuigkeiten! Ich erzähle den Leuten gerne, dass es mit der Technologie, die wir früher besaßen, nicht möglich wäre, die Erde aus der Sicht von Alpha Centauri zu entdecken. Nun, das könnte in unserer Reichweite sein.

Einfach wow! Schließlich.
22 Jahre seit 51 Pegasis Planet haben wir einen langen Weg zurückgelegt.
10 cm/s sind tatsächlich erdgroß, um die Größe der Sonne.
Rauschen kann zu einem Problem werden, aber es scheint dieses ‘comb’ zu geben.
Warte jetzt auf ELT und CODEX….

CODEX wird nicht passieren. Es ist nun geplant, ihn stattdessen durch den breiteren (0,35-2,5 Mikrometer) und viel vielseitigeren HIRES-Spektrographen als Erstphasen-Instrument zu ersetzen. Hat aber immer noch eine Auflösung von mindestens 100000 und ist mehr als in der Lage, selbst bei schwachen Sternen eine präzise RV zu erzielen. Im Gegensatz zu CODEX wird es sich auch mit der adaptiven Optik und dem polarimetrischen Bildgeber von XO verbinden, die ursprünglich für EPIC gedacht waren, um direkte Bildgebung und Spektroskopie mit hoher Dispersion über eine biosignaturreiche Bandbreite zu ermöglichen. Allerdings nicht in der ersten Phase, da erhebliche technologische Entwicklungen erforderlich und hohe Kosten erforderlich sind. Das Endergebnis wird wahrscheinlich das stärkste Instrument zur Charakterisierung von Exoplaneten auf der Erde oder im Weltraum seit mehreren Jahrzehnten sein.

Angesichts der Fähigkeit , alle Teleskope mit 4 Einheiten zu kombinieren , wird das EXPRESSO VLT wahrscheinlich auch nach dem Aufkommen der ELTs auf absehbare Zeit DAS RV - Instrument sein . Es ist nur schade, dass es keine Pläne gibt (oder dank des E-ELT auch keine Mittel), das Licht der Zielfernrohre in einem kohärenten Fokus zu kombinieren, um effektiv ein Interferometer mit teilweise gefüllter Apertur zu erzeugen.

Danke für das Update!
Wird die Genauigkeit des vorgesehenen HIRES wie des Spektrographen unter 10 cm/s liegen?

Eine spektroskopische Auflösung von über 100.000 (die HIRES-Arbeitsgruppe hat die endgültige Instrumentenleistung noch nicht bestimmt) könnte eine theoretische Empfindlichkeit auf dem Niveau von CODEX liefern. Aber mit seiner Bandbreite, die sich in das NIR erstreckt, wo es im Allgemeinen weniger stellares photosphärisches Rauschen gibt, kann HIRES viel mehr bieten als die nur VIS-Bandbreite von CODEX. Im Gegensatz zu CODEX ist es jedoch viel mehr ein Allround-Spektrograph (daher seine Präferenz), daher ist unklar, wie viel Zeit er der Exoplaneten-Geschwindigkeitsmessung widmen kann. Ich vermute, dass die Rolle von HIRES in der Exoplanetenforschung über die direkte Bildgebung und die Spektroskopie mit hoher Dispersion liegen wird, wobei zukünftige RV-Arbeiten Instrumenten wie ESPRESSO und EXPRES an kleineren, aber immer noch leistungsfähigen Teleskopen mit weniger Zeitaufwand als dem E-ELT überlassen werden .

Ich habe gerade zwei aktuelle Veröffentlichungen zu ESPRESSO (https://arxiv.org/abs/1401.5918, https://arxiv.org/abs/1711.05250) gelesen und verstanden, dass 10 cm/s die niedrigste für dieses Instrument vorgesehene Nachweisgrenze sein wird .
Dies ist ca. das RV für die Erde um die Sonne. Da aber die meisten Planeten nicht in einer Ebene genau entlang der Sichtlinie kreisen, gibt es auch die m sin i-Korrektur (mit anderen Worten, die meisten Planeten mit der Erdmasse zeigen bei weitem ein kleineres RV).
Und dann gibt es noch Sternrauschen (Jitter).
Alles in allem wird mir klar, dass es selbst mit ESPRESSO sehr schwierig sein wird, einen erdgroßen Planeten in einer erdähnlichen Umlaufbahn um einen sonnenähnlichen Stern zu entdecken, und die meisten davon werden bei weitem noch unentdeckt bleiben.

Wie lässt sich die spektroskopische Fähigkeit auf die Radialgeschwindigkeitsanalyse anwenden? Ist es nur einfacher, kleine Verschiebungen in den höherfrequenten Spektrallinien zu erkennen? Besteht in Anbetracht der großen effektiven Apertur auch ein Potenzial für breitere Vermessungen von Regionen anstelle einzelner Sterne?

Interessant bei ESPRESSO ist auch, dass es gekoppelt wird an
die SPHERE-Kamera zur Verbesserung der Erkennung durch direkte Bildgebung,
nach einer 2007 vorgeschlagenen Idee:
http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2007A%26A�..355R&db_key=AST&link_type=ABSTRACT&high=57e3fde16c15636
Für die Implementierung siehe http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2016arXiv160903082L&db_key=PRE&link_type=ABSTRACT&high=57d693ab9502994

Dies wurde in jüngerer Zeit von einer Reihe von Astronomen postuliert, insbesondere nach der Entdeckung von Proxima b. Eine solche Kombination auf einem 8-m-Zielfernrohr sollte nur in der Lage sein, den Planeten und vielleicht ein paar andere um nahe M-Zwerge herum abzubilden. Eine kleine Rendite und METIS auf dem E-ELT haben jedoch eine ähnliche, aber viel größere Empfindlichkeit auch auf dem E-ELT als Erstphasen-Instrument. Das Problem bei SPHERE-ESPRESSO sind nach wie vor die Kosten, zu einer Zeit, in der die ESO ihr begrenztes Budget für das E-ELT priorisiert. Die Technologie von SPHERE wird die Grundlage für den zukünftigen Imager bilden, der mit dem Spektrographen E-ELT HIRES verbunden werden soll.

Es gibt drei Szenarien, um die Massen der TRAPPIST-1-Planeten mit ESPRESSO zu messen. Szenario Nummer eins: Kann es mit dem VLT> tun Szenario Nummer zwei: Aufgrund der extremen FAINTNESS von TRAPPIST-1, NICHT MÖGLICH, es mit dem VLT zu tun, und muss daher warten, bis das E-ELT online geht. Szenario Nummer drei: Aufgrund der extremen ROTHEIT von TRAPPIST-1 ist dies mit keinem noch so starken OPTISCHEN Teleskop möglich. Wenn ein Leser (ODER Paul Gilster) weiß, um welches Szenario es sich handelt, POSITIONIEREN SIE ES BITTE HIER!

Eines der ERSTEN ZIELE für ESPRESSO sollte K2-18b sein, ein 2.2-Rearth-Planet mit einem Teff, der näher am Teff der Erde liegt als JEDER ANDERE erdgroße oder Super-Erde-Planet! Ein Massenbereich wurde gerade bestimmt, mit der MOST LIKELY Masse bei 8,0 Mearth und einer MOST LIKELY Dichte bei 3,7 gcm3. Die REICHWEITE beträgt jedoch plus oder minus 1,9 Mearth, was bedeutet, dass dieser Planet immer noch entweder überwiegend FELSIG (@9.9Mearth), eine “Wasserwelt” oder überwiegend GASSY (@6.1Mearth) sein kann. Wenn ESPRESSO feststellt, dass die Masse näher an 9,9 Mearth als an 8,0 Mearth liegt, könnte dies ERSTAUNLICHE AUSWIRKUNGEN für Planeten wie Kepler 22b haben, die zu weit NORD sind, als dass ESPRESSO AKTUELL beobachten könnte. AUCH: K2-18 ist nur das ZWEITE System (Kepler 20 ist das ERSTE), wo ein Transitplanet AUSSERHALB eines NICHT-transitierenden umkreist!

Auch keine Notwendigkeit. Mit Hubble und Spitzer sind in den nächsten Jahren weitere Transitbeobachtungen geplant, die die Ephemeriden der TRAPPIST-Planeten deutlich verfeinern werden. Dies wird wiederum eine genaue Beschränkung ihrer Massen durch die alternative Technik der Transitzeitvariationen ermöglichen. Machen Sie sich dann auch keine Sorgen über die Unsicherheit der Bahnneigung.

Nicht so schnell! Google ArXiv: 1711.05691 und klicken Sie auf das ERSTE Element auf der Listenseite (The Transit Light Source Problem: False Spectral Features and…). Ich habe NIEMALS in die ABSURDLY NIEDRIGEN Dichten eingekauft, die für einige der TRAPPIST-1-Planeten aus ANGEMESSENEN kleinen TTV’s in den K2-Lichtkurvendaten abgeleitet wurden! WEDER Gillon et al., die noch ihre eigenen vorläufigen Spitzer-Daten auf ihrer Website verwenden. Laut diesem Papier können BEIDE dieser Datensätze falsch sein.

Unabhängig davon, welches dieser Szenarien das richtige ist, werden die Massen der TRAPPIST-1-Planeten über die Radialgeschwindigkeit vom hochauflösenden Infrarot-Spektrographen GIANO-B enthüllt, wenn er online geht. “A Microphotonic Astrocomb.” von E. Obrzud, M. Rainer, A. Harutyunyan, MH Anderson, M. Geiselmann, B. Chazelas, S. Kundersmann, S. Lecompte, M. Cessoni, A. Ghedina, E Molinari, E. Pepe, F. Wildi, F. Bouchey, TI Kippenberg, T. Herr

Wenn also Rauschen wie stellarer Jitter berücksichtigt wird, wie viel Verbesserung wird dieses aufregende neue Instrument gegenüber seinem Vorgänger HARPS sein?

Leider muss der stellare Jitter sehr berücksichtigt werden und sein Rauschen macht das 10cm/s ESPRESSO Stretch Goal in allen außer den optimalsten Fällen sehr theoretisch.

Vielleicht können wir jetzt beginnen, uns von unserer Fixierung auf rote Zwergsterne (mit dem Spitznamen Galaktische Hängende Frucht) zu entfernen und wirklich erdähnliche Welten zu finden…

Apropos VLT: Die ESO hat vor einigen Tagen eine Reihe von Bildern von vier Hauptgürtel-Asteroiden (inkl. Pallas) veröffentlicht: http://www.eso.org/public/images/potw1749a/?lang

Mit großer Vorfreude auf die Ergebnisse des Projekts ESPRESSO, SPHERE und RV EXPRES „100Earths“. Ich frage mich, was die anderen derzeit betriebenen großen Observatorien nutzen und was sie für das nächste Jahrzehnt planen. (Keck, großes Fernglas, Zwillinge, Subaru, Magellan usw.)

Das ist gerade drin,
NASA veranstaltet Medien-Telekonferenz zur Bekanntgabe der neuesten Kepler-Entdeckung.

“NASA wird um 13:00 Uhr eine Medien-Telekonferenz veranstalten. EST Donnerstag, 14. Dezember, um die neueste Entdeckung seines planetenjagenden Weltraumteleskops Kepler bekannt zu geben. Die Entdeckung wurde von Forschern gemacht, die maschinelles Lernen von Google nutzten. Machine Learning ist ein Ansatz für künstliche Intelligenz und zeigt neue Möglichkeiten der Analyse von Kepler-Daten.”

KI hilft Kepler jetzt, Planeten zu finden.

Wenn Sie jetzt 3.000,00 USD übrig haben, können Sie dies selbst tun:

NVIDIAs "leistungsstärkste GPU" aller Zeiten wurde für KI entwickelt.

‘Erste Regel bei Staatsausgaben, warum einen bauen, wenn man zwei zum doppelten Preis haben kann?’
“Der Titan V ist ab heute erhältlich und auf zwei pro Kunde limitiert.”

Jede Mustererkennung durch maschinelles Lernen hängt davon ab, den Algorithmus mit Beispielen für positive Merkmale zu trainieren – wir müssen immer noch erraten, welche Arten von ‘Signalen’ ein positives Zeichen für außerirdisches METI darstellen, damit die KI lernen kann, es zu erkennen. Astronomen haben kürzlich maschinelles Lernen verwendet, um astronomische Daten nach Merkmalen zu durchsuchen, die auf die Arten von optischen Verzerrungen hinweisen könnten, die von Gravitationslinsen erzeugt werden – dies funktioniert, weil Proben von tatsächlichen Gravitationslinsen verwendet werden, um den Algorithmus zu trainieren.

Es war schon immer so, dass wir im Voraus entscheiden müssen, wonach wir suchen müssen – ob das periodische Blips im ziemlich Wasserstoff-Absorptionsband oder eine andere Art von Signal sind. Von allgemeiner KI sind wir zumindest in praktischer Anwendung noch weit entfernt.

Dies betrifft offensichtlich (einen) BESTÄTIGT Planet(en) und nicht nur “Kandidaten”, aber wenn Sie sich erinnern, hat maschinelles Lernen Anfang dieses Jahres 20 VÖLLIG NEUE Planetenkandidaten für bewohnbare Zonen aufgedeckt, und seitdem HST und SST habe EINIGE von ihnen verfolgt! Ich vermute, dass dies etwas mit KOI7923.01 zu tun hat.

Proxima Centauri KÖNNTE heute schon Keplers Donner gestohlen haben. ArXiv: 1712.04483. “A Candidate Transit Event rund um Proxima Centauri.” von Yeting Li, Gudimundur Stefansson, Paul Robertson, Andrew Monson, Caleb Canas und Suvrath Mahadevan. EINE MÖGLICHE heiße (wahrscheinlich zu heiß, um bewohnbar zu sein) ”Wasserwelt” (d. h. WENIGER als 0,4 Mearth) in einer Umlaufbahn von 2-4 Tagen! Der abgeleitete Radius ist

1Rückseite, SIGNIFIGANT weniger als die MÖGLICHEN Proxima b KANDIDATEN Transite (von BEIDE der Kipping/MOST und den unabhängigen Liu et al Beobachtungen(

Ein neuer Ansatz zur Erkennung von Planeten im Alpha Centauri-System

Was sehr spannend ist, ist, dass die Autoren die Möglichkeit von MEHREREN <0.5 Erdmassenplaneten anstelle von NUR EINEM erwähnen! Wenn sich der NEUESTE mutmaßliche Transit (oben erwähnt) als REAL herausstellt (und ich glaube, dass er eine WEITERE CHANCE hat, real zu sein, als JEDER der mutmaßlichen Transite von Proxima b real ist), könnte es EIN PAAR MEHR INNERHALB der Umlaufbahn von Proxima geben b, wodurch das System dem von TRAPPIST-1 SEHR ähnlich ist! Es ist immer noch ERSTAUNLICH, dass Proxima Centauri NICHT auf der Zielliste der TRAPPIST-Originalkampagne stand!


Neuzugang in der Hochpräzisionsspektroskopie

Als ob ich nicht genug Schwierigkeiten hätte, Akronyme herauszufinden, muss ich jetzt herausfinden, wie es geht aussprechen Abkürzungen. Das Problem taucht auf, weil ein neues NASA-Instrument, das jetzt am Kitt Peak National Observatory im Einsatz ist, ein Spektrograph namens NEID ist, der in Penn State gebaut wurde. NEID steht nun für NN-EXPLORE Exoplanet Investigations with Doppler Spectroscopy. Hier haben wir ein Akronym in einem Akronym, denn NN-EXPLORE selbst steht für die NASA-NSF Exoplanet Observational Research-Partnerschaft, die NEID finanziert.

Hier ist der Trick: Das Akronym NEID wird nicht „NEE-id“ oder „NEED“, sondern „NOO-id“ ausgesprochen das bedeutet in der Sprache von Tohono O’odham so etwas wie 'sehen'.

Als linguistisch faszinierter Mensch freue ich mich sehr über diese Anspielung auf eine Sprache, deren Überleben durch die geringe Anzahl an Sprechern bedroht ist (zähle mich zum Beispiel als eine Person, die von der Wiederauferstehung von Cornish unendlich bejubelt wird). Und als jemand, der sich mit der Exoplanetenwissenschaft beschäftigt, stelle ich fest, dass die ersten Lichtergebnisse von NEID auf der jüngsten Sitzung der American Astronomical Society in Honolulu diskutiert wurden. Das Instrument ist am WIYN 3,5-Meter-Teleskop am Kit Peak montiert. Die ersten Beobachtungen waren von 51 Pegasi, dem ersten Hauptreihenstern, der einen Exoplaneten beherbergt.

Hier sind wir im Bereich der Radialgeschwindigkeitsmessungen, um die leichte Sternbewegung aufzuspüren, die auf Planeten hinweist. Je besser wir bei der Kalibrierung der Radialgeschwindigkeit werden, desto besser, nicht nur, weil wir neue Planeten entdecken können, sondern auch, weil wir die Methode verwenden können, um bereits bekannte Welten zu charakterisieren. TOI 700 d, diese interessante Welt der bewohnbaren Zone, die wir uns gestern angesehen haben, ist also ein Fall der Entdeckung durch Transitmethoden, aber nachdem wir ihre Größe gemessen haben, können wir nun Folgemessungen der Radialgeschwindigkeit verwenden, um ihre Dichte abzulesen.

Bild: Das NEID-Instrument, montiert am 3,5-Meter-WIYN-Teleskop am Kitt Peak National Observatory. Die NASA-NSF Exoplanet Observational Research (NN-EXPLORE)-Partnerschaft finanziert NEID (kurz für NN-EXPLORE Exoplanet Investigations with Doppler Spectroscopy). Quelle: NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/KPNO/NSF/AURA.

Mit NEID setzen wir die Bewegung in Radialgeschwindigkeitsstudien bis zu Messungen deutlich unter 1 Meter pro Sekunde fort. Lange Zeit Centauri-Träume Leser werden wissen, dass der HARPS-Spektrograph (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) am 3,6-m-Teleskop der ESO La Silla lange Zeit als der Goldstandard galt und uns auf 1 Meter pro Sekunde herabsetzte, was bedeutet, dass Wissenschaftler erkennen konnten mittels Doppler-Methoden die winzige Anziehungskraft eines Planeten auf den Stern zuerst auf uns zu und dann von der Erde weg. Das ESPRESSO-Instrument (Echelle Spectrograph for Rocky OxoPlanet and Stable Spectroscopic Observations), das am Very Large Telescope des European Southern Observatory in Chile installiert ist, führt uns in den Zentimeter-pro-Sekunden-Bereich, was bedeutet, Planeten in der erdgroßen bewohnbaren Zone um sonnenähnliche Sterne zu detektieren.

Bild: Die linke Seite dieses Bildes zeigt das Licht des Sterns 51 Pegasi, das sich in einem Spektrum ausbreitet, das unterschiedliche Wellenlängen zeigt. Der rechte Ausschnitt zeigt eine vergrößerte Ansicht von drei Wellenlängenlinien des Sterns. Lücken in den Linien zeigen das Vorhandensein bestimmter chemischer Elemente im Stern an. Bildnachweis: Guðmundur Kári Stefánsson/Princeton University/NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/KPNO/NSF/AURA.

Kann NEID auch den Zentimeter pro Sekunde erreichen? Auf dem AAS-Meeting beschrieben die Forscher das Instrument, das sie einen "Extrempräzisions-Doppler-Spektrographen" nennen.’ Die Erforschung der Radialgeschwindigkeitsdetektion in diesem Bereich erfordert die Upgrades, die das NEID-Team am Observatorium vorgenommen hat, damit der Spektrograph Raumtemperaturschwankungen erzielen kann kurzfristig unter +/-0,2 Grad Celsius.

Die Vibrationen des WIYN-Teleskops müssen auch mit hochpräzisen Beschleunigungsmessern und Speckle-Bildgebungsdaten am Himmel berücksichtigt werden, um die erforderliche Präzision zu erreichen. Das Team glaubt, dass das Instrument 27 Zentimeter pro Sekunde erreichen kann und vielleicht weniger. Das Ziel der ESPRESSO-Gruppe sind 10 Zentimeter pro Sekunde. Während wir die Fähigkeiten beider Instrumente erforschen, revitalisieren wir die Radialgeschwindigkeit und machen sie immer relevanter für das Bestreben, kleine Welten zu entdecken und zu charakterisieren, die flüssiges Wasser unterstützen können.

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Es gibt einen dritten Submeter-Spektrographen namens ESPRES, den Debra Fischer verwendet, obwohl ich nicht weiß, auf welchem ​​Teleskop er montiert ist. Ich glaube, dass mindestens 90% des Himmels von mindestens einem bedeckt werden können und >40% von allen dreien. Dies ist wichtig, da diese Astrokomben-(oder Laserkamm-)Technologie SO NEU ist, dass Sterne, die von ALLEN DREI beobachtbar sind, verwendet werden können, um die Präzision von JEDEM ZU PRÜFEN! Es ist WICHTIG, dass jedes der drei Konsortien so viele wie möglich GEGENSEITIG BEOBACHTBAREN STERNEN überwacht und ihre Ergebnisse so schnell wie möglich veröffentlicht, um die Zuverlässigkeit dieser neuen Technologie zu gewährleisten.

Ja, ich glaube, du meinst EXPRES.
EXPRES wird auf dem 4,3-Meter-Discovery-Channel-Teleskop des Lowell-Observatoriums installiert. Es hat das Ziel, eine Radialgeschwindigkeitsgenauigkeit von 10 cm/s zu erreichen.
Ich weiß nicht, wann es einsatzbereit sein wird.

Laut der Website ist EXPRES im DCT opraional, wenn auch mit kaum einer Fanfare. Es war für das �Earths”-Projekt geplant, aber mir ist nicht bewusst, dass es begonnen hat.

Bei der ursprünglichen Idee ging es jedoch nicht nur um die 10-cm/s-Empfindlichkeit des Instruments, sondern vielmehr um die photosphärische Modellierung, die es verwenden würde, um störendes Sternrauschen auf einen Schwellenwert zu senken, der ein aussagekräftiges SNR ergibt. Ich vermute, dass dies die Betriebsverzögerung verursacht.

Heutzutage immer ein Softwareproblem!

Diese 3 werden meines Wissens in der Tat die einzigen RV-Instrumente sein, die in der Lage sind, terrestrische Planeten im HZ von sonnenähnlichen Sternen zu erkennen.
Bis wir CODEX bekommen, auf dem europäischen ELT. Um 2025?

Ich bin mir nicht sicher, ob wir das jetzt sehen werden.

Die ESO untersucht derzeit zwei neue mögliche Instrumente der ersten Generation auf dem E-ELT, von denen eines eine Alternative/Aufrüstung zu CODEX ist. Ein optischer Integralfeldspektrograph mit hoher Auflösung für mehrere Zwecke,”HIRES”.

HIRES ist im Wesentlichen ein Kompromiss zwischen CODEX und EPIC – dem ursprünglichen hochauflösenden optischen Bildgebungs- und Spektroskopiepaket. Perfekt für die Exoplanetenforschung. Vor allem in Kombination mit einem Hochleistungs-Coronagraph (Kontrastreduktion 1e6 – 1e8), einem polarimetrischen Imager und ….vor allem – einem extrem adaptiven Optiksystem. Mit letzterem in gewisser Weise technologisch und finanziell am schwierigsten. Dies alles bietet eine direkte Abbildung von Exoplaneten im sichtbaren Spektrum und besser noch, “High Definition Imaging” oder HDI.

HDI kombiniert geschickt direkte Bildgebung und Polarimetrie mit ultrahochauflösender Spektroskopie UND der enormen Photonensammelkapazität eines ELT, um eine detaillierte atmosphärische Charakterisierung von Exoplaneten zu ermöglichen (es erfordert zunächst eine ganze Menge sehr ausgeklügelter Simulation und Modellierung, aber das ist eine Rede für sich!).

Eine Technik, die vor einigen Jahren auf dieser Seite von einem ihrer wichtigsten Pioniere, Ignas Snellen von der Universität Leiden, beschrieben wurde. Ich bin sicher, Paul kann den Link liefern.

Allerdings viel Budget, daher die erweiterte Konsultation, aber ein ernsthaftes Exoplaneten-Charakterisierungspaket – insbesondere verwendet mit dem oben genannten bereits existierenden NIR METIS-Instrument der ersten Generation.


Universum heute

Im Jahr 2011 wurde Stratolaunch Systems mit einem einfachen Ziel gegründet: die Kosten für Raketenstarts zu senken, indem das weltweit größte Luft-Start-zu-Orbit-System geschaffen wird. Ähnlich wie das SpaceShipTwo von Virgin Galactic beinhaltet dieses Konzept ein großes Luftfahrtunternehmen – Scaled Composites Model 351 (auch bekannt als "Roc"), das Raketen aus großen Höhen einsetzt, damit sie kleine Nutzlasten in den Low-Earth Orbit (LEO) transportieren können. .

Kürzlich erreichte das Flugzeug einen wichtigen Meilenstein, als es seinen zweiten Taxitest im Mojave Air and Space Port durchführte. Der Test bestand darin, dass das Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 74 km/h (46 mph) über die Landebahn rollte, um sich auf seinen Jungfernflug vorzubereiten. Die Veranstaltung wurde auf Video festgehalten und von Stratolaunch Systems (und Microsoft) Mitbegründer Paul Allen, der bei der Veranstaltung anwesend war, auf Twitter gepostet.

Die Roc besteht im Wesentlichen aus zwei zusammengefügten 747-Rümpfen, was sie zum größten Flugzeug der Welt macht – mit einer Spannweite von 117 Metern (385 Fuß) von einer Flügelspitze zur anderen und einem Gewicht von 226.796 kg (500.000 lbs). Es wird von sechs Pratt & Whitney Turbofan-Triebwerken angetrieben, die ihm eine maximale Tragfähigkeit von bis zu 249.476 kg (550.000 Pfund) verleihen. Dies würde es ihm ermöglichen, Raketen aus der Luft zu starten, die Satelliten in die erdnahe Umlaufbahn (LEO) bringen könnten.

Neues Video des @Stratolaunch-Flugzeugs aufgenommen, als es am Sonntag mit allen Flugoberflächen eine Höchstgeschwindigkeit von 40 Knoten (46 mph) erreichte. Das Team überprüfte die Kontrollreaktionen, aufbauend auf den ersten Taxitests, die im Dezember durchgeführt wurden. pic.twitter.com/OcH1ZkxZRA

&mdash Paul Allen (@PaulGAllen) 26. Februar 2018

Wie bei anderen Alternativen zu Raketenstarts ist das Konzept eines Luft-Start-zu-Orbit-Systems altbewährt. In den frühen Tagen des Space Race verließ sich die NASA auf schwere Flugzeuge, um Experimentalflugzeuge in große Höhen zu bringen (wie die Bell X-1), wo sie dann eingesetzt wurden. Seitdem hat die NASA mit Unternehmen wie Orbital ATK und der Virgin Group zusammengearbeitet, um ein solches System zum Starten von Raketen zu entwickeln.

Der Prozess ist jedoch immer noch etwas eingeschränkt, wenn es darum geht, welche Arten von Nutzlasten bereitgestellt werden können. Zum Beispiel kann die dreistufige Pegasus-Rakete von Orbital ATK nur kleine Satelliten mit einem Gewicht von bis zu 454 kg (1.000 Pfund) in die erdnahe Umlaufbahn (LEO) bringen. Auf der Suche nach schwereren Nutzlasten, zu denen auch Weltraumflugzeuge gehören könnten, hat StratoLaunch das schwerste kommerzielle Luftbrückenfahrzeug der Geschichte entwickelt.

Bereits am 31. Mai 2017 wurde das Flugzeug der Welt zum ersten Mal präsentiert, als es aus dem Hangar des Unternehmens im Mojave Air and Space Port in Kalifornien gerollt wurde. Diese Präsentation war auch der Beginn mehrerer Tests, darunter Tanktests, Motorläufe und eine Reihe von Taxitests. Die Triebwerkstests fanden am 19. September 2017 statt und beinhalteten den Start der sechs Pratt & Whitney Turbofan-Triebwerke des Flugzeugs.

Die Tests folgten einem Aufbauansatz, der aus drei Phasen bestand. Zuerst gab es die Phase des “Trockenmotors”, in der ein Hilfsaggregat die Motoren auflädt. Es folgte die Phase des “wet motor”, in der Kraftstoff in die Motoren eingeführt wurde. In der letzten Phase wurden die Motoren nacheinander gestartet und durften im Leerlauf laufen.

Diesem Test folgte am 18. Dezember 2017 der erste Langsam-Taxi-Test, bei dem das Flugzeug aus eigener Kraft über die Landebahn fuhr. Der Hauptzweck davon war, die Fähigkeit des Flugzeugs zum Steuern und Anhalten zu testen und zu sehen, wie das Flugzeug eine maximale Steuergeschwindigkeit von 45 km/h (28 mph) erreichte. Dieser neueste Test verdoppelte fast diese anstrengende Geschwindigkeit und brachte das Flugzeug einen Schritt näher an den Flug.

Der Jungfernflug des Flugzeugs ist derzeit für 2019 geplant. Bei Erfolg könnte die Roc innerhalb weniger Jahre regelmäßige Satellitenflüge durchführen und die Kommerzialisierung von LEO vorantreiben. Neben Unternehmen wie SpaceX, Blue Origin und der Virgin Group wird StratoLaunch ein weiteres Unternehmen sein, das den Weltraum zugänglicher macht.

Hat die Milchstraße diese Sterne gestohlen oder aus der Galaxie geworfen?

Trotz jahrtausendealter Forschung und Beobachtung wissen Astronomen immer noch nicht viel über die Milchstraße. Gegenwärtig schätzen Astronomen, dass er 100.000 bis 180.000 Lichtjahre umfasst und aus 100 bis 400 Milliarden Sternen besteht. Darüber hinaus gibt es seit Jahrzehnten ungelöste Fragen, wie sich die Struktur unserer Galaxie im Laufe von Milliarden von Jahren entwickelt hat.

Zum Beispiel haben Astronomen lange vermutet, dass der galaktische Halo von – riesigen Strukturen von Sternen, die über und unter der flachen Scheibe der Milchstraße kreisen, stammt – wurde aus Trümmern gebildet, die von kleineren Galaxien zurückgelassen wurden, die mit der Milchstraße verschmolzen. Aber laut einer neuen Studie eines internationalen Astronomenteams scheint es, dass diese Sterne möglicherweise aus der Milchstraße stammen, dann aber rausgeschmissen wurden.

Die Studie ist kürzlich in der Zeitschrift erschienen Natur unter dem Titel "Zwei chemisch ähnliche stellare Überdichten auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene der galaktischen Scheibe". Die Studie wurde von Margia Bergmann, einer Forscherin des Max-Planck-Instituts für Astronomie, geleitet und umfasste Mitglieder der Australian National University, des California Institute of Technology und mehrerer Universitäten.

Künstlerische Darstellung der Milchstraße. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/R. verletzt (SSC-Caltech)

Für ihre Studie stützte sich das Team auf Daten des W.M. Keck-Observatorium zur Bestimmung der chemischen Häufigkeitsmuster von 14 Sternen im galaktischen Halo. Diese Sterne befanden sich in zwei verschiedenen Halo-Strukturen – dem Triangulum-Andromeda (Tri-And) und den stellaren Überdichten A13 – die etwa 14.000 Lichtjahre über und unter der Milchstraßenscheibe liegen.

Wie Bergemann in einer Pressemitteilung des Keck-Observatoriums erklärte:

„Die Analyse chemischer Häufigkeiten ist ein sehr leistungsfähiger Test, der es ermöglicht, ähnlich wie beim DNA-Matching, die Elternpopulation des Sterns zu identifizieren. Es ist bekannt, dass verschiedene Elternpopulationen, wie die Milchstraßenscheibe oder der Halo, Zwergsatellitengalaxien oder Kugelsternhaufen, radikal unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen. Sobald wir also wissen, woraus die Sterne bestehen, können wir sie sofort mit ihren Elternpopulationen verknüpfen.”

Das Team erhielt auch Spektren von einem weiteren mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile. Beim Vergleich der chemischen Zusammensetzungen dieser Sterne mit denen anderer kosmischer Strukturen stellten die Wissenschaftler fest, dass die chemische Zusammensetzung fast identisch war. Sie waren nicht nur innerhalb und zwischen den untersuchten Gruppen ähnlich, sie stimmten auch sehr gut mit den Häufigkeitsmustern von Sternen überein, die in der äußeren Scheibe der Milchstraße gefunden wurden.

Computermodell der Milchstraße und ihres kleineren Nachbarn, der Schütze-Zwerggalaxie. Bildnachweis: Tollerud, Purcell und Bullock/UC Irvine

Daraus schlossen sie, dass diese Sternpopulationen im Galaktischen Halo in der Milchstraße gebildet wurden, dann aber an Orte oberhalb und unterhalb der Galaktischen Scheibe verlegt wurden. Dieses Phänomen ist bekannt als “galaktische Vertreibung”, bei dem Strukturen aus der Ebene der Milchstraße geschoben werden, wenn eine massereiche Zwerggalaxie die galaktische Scheibe passiert. Dieser Prozess verursacht Schwingungen, die Sterne aus der Scheibe werfen, egal in welcher Richtung sich die Zwerggalaxie bewegt.

„Die Schwingungen können mit Schallwellen in einem Musikinstrument verglichen werden“, fügte Bergemann hinzu. “Wir nennen dieses „Klingeln“ in der Milchstraße „Galaktoseismologie“, das vor Jahrzehnten theoretisch vorhergesagt wurde. Wir haben jetzt die klarsten Beweise für diese Schwingungen in der Scheibe unserer Galaxie, die wir bisher erhalten haben!“

Möglich wurden diese Beobachtungen durch das High-Resolution Echelle Spectrometer (HiRES) am Keck-Teleskop. Judy Cohen, Kate Van Nuys Page Professor für Astronomie am Caltech und Co-Autorin der Studie, erklärte:

„Der hohe Durchsatz und die hohe spektrale Auflösung von HIRES waren entscheidend für den Erfolg der Beobachtungen der Sterne im äußeren Teil der Milchstraße. Ein weiterer Schlüsselfaktor war der reibungslose Betrieb des Keck-Observatoriums. Gute Ausrichtung und reibungsloser Betrieb ermöglicht es, in nur wenigen Beobachtungsnächten Spektren von mehr Sternen zu erhalten. Die Spektren in dieser Studie wurden in nur einer Nacht der Keck-Zeit aufgenommen, was zeigt, wie wertvoll selbst eine einzige Nacht sein kann.“

360-Grad-Panoramaansicht der Milchstraße (ein zusammengesetztes Mosaik von Fotografien) von der ESO. Bildnachweis: ESO/S. Brunier

Diese Ergebnisse sind aus zwei Gründen sehr spannend. Einerseits zeigt es, dass Halosterne wahrscheinlich aus der galaktischen Denkscheibe stammen – einem jüngeren Teil der Milchstraße. Andererseits zeigt es, dass die Scheibe der Milchstraße und ihre Dynamik viel komplexer sind als bisher angenommen. Wie Allyson Sheffield vom LaGuardia Community College/CUNY und Co-Autorin des Papiers sagte:

„Wir haben gezeigt, dass es ziemlich häufig vorkommt, dass Gruppen von Sternen in der Scheibe in weiter entfernte Bereiche innerhalb der Milchstraße verlegt werden, – von einer eindringenden Satellitengalaxie ‘ herausgeschleudert’. Ähnliche chemische Muster können auch in anderen Galaxien gefunden werden, was auf eine potenzielle galaktische Universalität dieses dynamischen Prozesses hindeutet.”

Als nächsten Schritt planen die Astronomen, die Spektren weiterer Sterne in den Überdichten von Tri-And und A13 sowie von Sternen in anderen stellaren Strukturen weiter von der Scheibe entfernt zu analysieren. Sie planen auch, die Massen und das Alter dieser Sterne zu bestimmen, damit sie die Zeitgrenzen für diese galaktische Vertreibung einschränken können.

Am Ende scheint es, dass eine weitere seit langem gehegte Annahme zur galaktischen Evolution aktualisiert wurde. In Kombination mit den laufenden Bemühungen, die Kerne von Galaxien zu untersuchen, –, um zu sehen, wie ihre supermassiven Schwarzen Löcher und die Sternentstehung zusammenhängen, scheinen wir dem Verständnis der Entwicklung unseres Universums im Laufe der Zeit näher zu kommen.

Das Space Catapult Startup SpinLaunch hat den Stealth-Modus verlassen. Weltraumkatapulte? Ja bitte

Von allen Herausforderungen der Weltraumforschung – und um fair zu sein, gibt es viele! – Einer der größten sind die Kosten. Wenn es darauf ankommt, ist es teuer, Einwegraketen von der Erde aus zu starten und sie so zu bringen, dass sie Fluchtgeschwindigkeit erreichen und den Weltraum erreichen können. Darüber hinaus müssen diese Raketen groß und leistungsstark sein und viel Treibstoff aufnehmen können, um Raumschiffe oder Fracht zu heben.

Aus diesem Grund haben sich in den letzten Jahrzehnten so viele Bemühungen darauf konzentriert, die Kosten einzelner Produkteinführungen zu senken. Zwischen wiederverwendbaren Raketen und wiederverwendbaren Raumfahrzeugen (z. B. dem Space Shuttle) gibt es viele Möglichkeiten, Trägerraketen billiger zu machen. Aber für Jonathan Yaney, den Gründer von SpinLaunch, besteht eine echte Kostensenkungslösung darin, kleinere Nutzlasten stattdessen mit einem Weltraumkatapult in die Umlaufbahn zu befördern.

Das Konzept eines Weltraumkatapults ist einfach und wurde seit Beginn des Weltraumzeitalters ausführlich erforscht. Auch bekannt als Massentreiber oder Spulenkanone, beruht das Konzept auf einem Satz leistungsstarker elektromagnetischer Schienen, um Raumfahrzeuge oder Nutzlasten zu beschleunigen, um der Geschwindigkeit zu entkommen und sie horizontal abzuschießen. Seit den 1960er Jahren untersucht die NASA das Konzept als Alternative zu Raketenstarts.

Das Magnetschwebesystem (MagLev) wurde am Marshall Space Flight Center der NASA evaluiert. Bildnachweis: NASA

Darüber hinaus hat die NASA diese Technologie durch das Marshall Space Flight Center und das Kennedy Space Center weiterentwickelt. Hier haben Ingenieure daran gearbeitet, Raumfahrzeuge mit Scramjets auf einer elektrifizierten Bahn oder einem gasbetriebenen Schlitten horizontal zu starten. Ein gutes Beispiel dafür ist das Magnetschwebesystem (MagLev), das die gleiche Technologie wie eine Magnetschwebebahn verwendet, um ein kleines Raumflugzeug in die Umlaufbahn zu beschleunigen.

Eine andere Variante des Konzepts beinhaltet eine Zentrifuge, bei der das Raumfahrzeug oder die Fracht auf einer kreisförmigen Bahn beschleunigt wird, bis es die Fluchtgeschwindigkeit erreicht (und dann startet). Dieses Konzept wurde von Dr. Derek Tidman – einem Physiker, der sich auf elektrothermische und elektromagnetische Beschleunigung spezialisiert hatte – in den 1990er Jahren vorgeschlagen. Diese Version des Weltraumkatapults, bekannt als Slingatron, wird derzeit von HyperV Technologies erforscht.

Diese Ideen wurden jedoch nie umgesetzt, da in Bezug auf die elektromagnetische Induktionstechnologie enorme Verbesserungen erforderlich waren, um die erforderlichen Geschwindigkeiten zu erreichen, um schwere Nutzlasten ins All zu bringen. Aber dank der Verbesserungen bei Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahnen, der jüngsten Versuche, Hyperloop-Pods und -Schienen zu entwickeln, und des Wachstums des kommerziellen Luft- und Raumfahrtmarktes könnte die Zeit reif sein, dieses Konzept zu überdenken.

Das ist die Hoffnung von Jonathan Yaney, einem Luft- und Raumfahrt-Enthusiasten, der eine lange Geschichte als Mitgründer von Start-ups hat. Wie er selbst beschreibt, ist Yaney ein "Serial Entrepreneur", der in den letzten 15 Jahren Unternehmen in den Bereichen Consulting, IT, Bau und Luft- und Raumfahrt gegründet hat. Jetzt hat er SpinLaunch mit der Absicht gegründet, Satelliten ins All zu bringen.

Das Firmenlogo von SpinLaunch. Bildnachweis: SpinLaunch

Und während Yaney als eher zurückgezogen bekannt ist, hat sich TechCrunch kürzlich ein exklusives Interview gesichert und Zugang zum Firmenhangar erhalten. Laut mehreren Quellen, die sie zitieren, starten Yaney und das von ihm gegründete Unternehmen eine Crowdfunding-Kampagne, um die 30 Millionen US-Dollar der Serie-A-Finanzierung für die Entwicklung der Katapulttechnologie zu sammeln. Im Laufe des Interviews drückte Yaney seine Vision für die Weltraumforschung wie folgt aus:

„Seit den Anfängen der Weltraumforschung waren Raketen die einzige Möglichkeit, in den Weltraum zu gelangen. Doch in 70 Jahren hat die Technologie nur kleine inkrementelle Fortschritte gemacht. Um den Weltraum wirklich zu kommerzialisieren und zu industrialisieren, brauchen wir eine zehnfache technische Verbesserung.“

Laut einer von TechCrunch zitierten Quelle würde SpinLaunch-eigenes Design offenbar eine Zentrifuge beinhalten, die Nutzlasten auf Geschwindigkeiten von bis zu 4.828 km/h (3.000 mph) beschleunigt. Zusätzlich könnte die Ladung mit zusätzlichen Raketen ausgestattet werden, um der Erdatmosphäre zu entkommen. Durch das Ersetzen von Raketenboostern durch ein kinetisches Startsystem würde sich das Konzept von SpinLaunch auf Prinzipien stützen, die denen ähnlich sind, die von der NASA erforscht wurden.

Aber wie er weiter erklärte, ist die Methode, die sein Unternehmen erforscht, eine andere. „SpinLaunch verwendet eine Rotationsbeschleunigungsmethode, die den Drehimpuls nutzt, um das Fahrzeug allmählich auf Hyperschallgeschwindigkeiten zu beschleunigen“, sagte er. “Dieser Ansatz verwendet eine drastisch kostengünstigere Architektur mit viel weniger Energie.“ Yaney schätzt, dass durch den Einsatz dieser Technologie die Kosten einzelner Starts auf 500.000 US-Dollar gesenkt werden könnten – im Wesentlichen um den Faktor 10 bis 200.

Eine Mondbasis, wie sie sich die NASA in den 1970er Jahren vorgestellt hat. Bildnachweis: NASA

Mehr ist über dieses Startup nicht bekannt. Über das Unternehmen oder seinen Gründer ist laut Bloomberg Financial über eine kurze Beschreibung hinaus wenig bekannt. Laut SEC-Dokumenten, die von TechCrunch zitiert wurden, konnte Yaney 2014 1 Million US-Dollar Eigenkapital und 2015 2,9 Millionen US-Dollar aufbringen, bevor er 2,2 US-Dollar betrug. Millionen Dollar Schulden bis Mitte 2017 und weitere 2 Millionen Dollar bis Ende 2017.

Glücklicherweise hat der Senat des Staates Hawaii letzten Monat einen Gesetzentwurf vorgelegt, der die Ausgabe von Anleihen im Wert von 25 Millionen US-Dollar vorsah, um SpinLaunch beim Bau seines Weltraumkatapults zu unterstützen. Hawaii hofft auch, Bauaufträge für das Startsystem zu erhalten, als Teil seines Engagements, den Weltraum zugänglich zu machen. Wie es in der Rechnung heißt:

“[D]ie Ministerium für Haushalt und Finanzen ist befugt, mit Zustimmung des Gouverneurs zweckgebundene Umsatzanleihen in einem Gesamtbetrag von höchstens 25.000.000 USD in einer oder mehreren Serien auszugeben, um SpinLaunch Inc. zu unterstützen ., ein Unternehmen in Delaware, bei der Finanzierung der Kosten im Zusammenhang mit Planung, Entwurf, Bau, Ausrüstung, Erwerb von Grundstücken, einschließlich Dienstbarkeiten oder anderen Anteilen daran, und anderen materiellen Vermögenswerten für ein elektrisch betriebenes, kinetisches Trägersystem zum Transport von Kleinsatelliten in niedrige Erdumlaufbahn.”

In der Zwischenzeit sucht Yaney nach der Öffentlichkeit und mehreren großen Risikokapitalfirmen, um die Einnahmen zu erhöhen, die er benötigt, um seine Vision Wirklichkeit werden zu lassen. Natürlich gibt es über die Finanzierungsfrage hinaus noch einige technische Hürden, die noch angegangen werden müssen, bevor ein Weltraumkatapult realisiert werden kann. Die offensichtlichste davon ist, wie man den Luftwiderstand überwinden kann, der durch die dichte Atmosphäre der Erde erzeugt wird.

Yaney war jedoch in seinem Interview mit TechCrunch optimistisch und behauptete, dass sein Unternehmen diese und andere Herausforderungen untersucht:

„Während der letzten drei Jahre wurde die Kerntechnologie entwickelt, prototypisiert, getestet und die meisten technischen Risiken eingestellt. Die verbleibenden Herausforderungen liegen im Bau und angrenzenden Bereichen, denen sich alle sehr großen Hardwareentwicklungs- und Bauprojekte gegenübersehen.“

Es gibt keinen Hinweis darauf, wann ein solches System vollständig sein könnte, aber das ist zu diesem Zeitpunkt zu erwarten. Mit der Unterstützung der hawaiianischen Regierung und etwas zusätzlichem Kapital wird sein Unternehmen jedoch wahrscheinlich seine Serie-A-Finanzierung sichern und in die nächste Entwicklungsphase übergehen. Ähnlich wie der Hyperloop kann sich dieses Konzept als eine dieser Ideen erweisen, die aufgrund der Menschen, die bereit sind, dies zu verwirklichen, immer weiter vorangetrieben werden!

Und schaut euch unbedingt dieses Video über die Crowdfunding-Kampagne von SpinLaunch an, mit freundlicher Genehmigung von Scott Manley:

Bakterien, die auf Musks Tesla überleben, sind entweder eine Biobedrohung oder eine Sicherungskopie des Lebens auf der Erde

Eine große feierliche Eruption begleitete den erfolgreichen Start der Falcon Heavy-Rakete von SpaceX Anfang Februar. Dieser Start war ein großer Moment für Menschen, die über den langen Bogen der Zukunft der Menschheit nachdenken. Aber der Tesla Roadster, der an Bord dieser Rakete auf eine lange Reise ins All geschickt wurde, trägt wahrscheinlich einige bakterielle Anhalter.

Der Erstflug des Falcon Heavy. Bild: SpaceX

Ein Bericht der Purdue University legt nahe, dass der Roadster, obwohl unwahrscheinlich, eine unerwünschte Ladung irdischer Bakterien zu jedem Ziel transportiert, das er erreicht. Aber wir reden hier über Wissenschaft, und die Wissenschaft schreckt nicht unbedingt vor dem Unwahrscheinlichen zurück.

“Die Bakterienlast auf dem Tesla könnte als Biobedrohung oder als Sicherungskopie des Lebens auf der Erde angesehen werden.” – Alina Alexeenko, Professorin für Luft- und Raumfahrt an der Purdue University.

Die NASA nimmt die mikrobielle Kontamination von Raumfahrzeugen sehr ernst. Das Office of Planetary Protection überwacht und erzwingt die Sterilisation von Raumfahrzeugen. Die Verbreitung terranischer Bakterien auf andere Welten ist aus offensichtlichen Gründen ein No-Go, daher werden Raumschiffe routinemäßig sterilisiert, um bakterielle Anhalter zu verhindern. Die NASA verwendet den Begriff “biologische Belastung”, um zu quantifizieren, wie streng ein Raumfahrzeug sterilisiert werden muss. Abhängig von der Mission und dem Ziel eines Raumfahrzeugs wird das Raumfahrzeug immer strengeren Sterilisationsverfahren unterzogen.

Wenn es unwahrscheinlich ist, dass ein Fahrzeug jemals mit einem anderen Körper in Kontakt kommt, ist die Sterilisation nicht so streng. Wenn das Ziel ein Ort wie der Mars ist, an dem die Anwesenheit von Marsleben unbestimmt ist, wird das Schiff anders vorbereitet. Bei Bedarf werden Raumfahrzeuge und Raumfahrzeugkomponenten in Reinräumen wie dem im Goddard Space Flight Center behandelt.

Der Reinraum im Goddard Space Flight Center, in dem Raumschiffe sterilisiert werden. Bild: NASA

Die Reinräume sind streng kontrollierte Umgebungen, in denen das Personal Schutzanzüge, Stiefel, Kapuzenpullis und OP-Handschuhe trägt. Die Luft wird gefiltert und die Raumfahrzeuge werden verschiedenen Sterilisationsarten ausgesetzt. Nach der Sterilisation wird das Raumfahrzeug vor dem Start sorgfältig behandelt, um sicherzustellen, dass es steril bleibt. Aber der Tesla Roadster hat einen solchen Ort nie besucht, da sein Ziel kein anderer Körper ist.

Der Tesla Roadster im Weltraum wurde sicherlich an einem sauberen Ort hergestellt, aber es gibt einen großen Unterschied zwischen sauber und steril. Um die Terminologie der NASA zu verwenden, ist die Bakterienbelastung des Roadsters wahrscheinlich sehr hoch. Aber würden diese Bakterien überleben?

Die Atmosphäre im Weltraum ist definitiv lebensfeindlich. Die extremen Temperaturen, der niedrige Druck und die Strahlung sind alle gefährlich. Aber einige Bakterien könnten überleben, indem sie ruhen, und es gibt Ecken und Winkel im Tesla, in denen Leben haften könnte.

Dieses Bild zeigt die Orion-Kapsel, die nach der Sterilisation in Plastik verpackt ist und zu einem Arbeitsständer transportiert wird. Diese Art von Vorsichtsmaßnahmen werden vom Office of Planetary Protection der NASA vorgeschrieben. Bild: NASA.

Es wird vorhergesagt, dass der Tesla mit keinem anderen Körper in Kontakt kommt, und schon gar nicht mit dem Mars, der definitiv ein Ziel in unserem Sonnensystem ist, das wir vor Kontamination schützen wollen. Tatsächlich ist ein wahrscheinlicheres Ziel für den Roadster die Erde, wenn auch in Millionen von Jahren. Und in diesem Fall, so Alina Alexeenko, Professorin für Luft- und Raumfahrt an der Purdue University, sind alle Bakterien auf dem roten Roadster eher eine Stütze für das Leben auf der Erde, falls wir etwas Dummes tun, bevor das Auto zurückkehrt. “Die Bakterienlast auf dem Tesla könnte als Biobedrohung oder als Sicherungskopie des Lebens auf der Erde angesehen werden,”, sagte sie.

Aber selbst wenn einige Bakterien eine Weile in einer versteckten Nische irgendwo auf dem Tesla Roadster überlebten, könnten sie dann realistisch Millionen von Jahren im Weltraum überleben?

Für die NASA ist die Verweildauer im Weltraum eine Komponente der Sterilisation. Einige Missionen sind so konzipiert, dass sich das Raumschiff am Ende seiner Mission in einer langfristigen Umlaufbahn befindet, so dass die Weltraumumgebung schließlich jedes verbleibende Bakterienleben zerstören kann, das irgendwo abgesondert wird. Sicherlich, wenn der Roadster jemals mit der Erde kollidiert, und wenn dies Millionen von Jahren dauert und wenn er beim Wiedereintritt nicht zerstört wird, würde das Auto durch seine lange Reise sterilisiert?

Das scheint das wahrscheinlichere Ergebnis zu sein. Man weiß es nie genau, aber der Weltraum-Roadster ist wahrscheinlich keine gefährliche Bio-Bedrohung, noch ein Backup für das Leben auf der Erde, das sind ziemlich phantasievolle Ideen.

Musks hübsches rotes Auto ist wahrscheinlich nur eine harmlose, aufmerksamkeitsstarke Kugel.

Wöchentlicher Weltraum-Hangout: 28. Februar 2018: Will Kalifs „Sehen Sie es mit einem kleinen Teleskop“

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Will Kalif ist der Autor des neuen Amateurastronomiebuchs mit dem Titel See it With a Small Telescope.

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Wir zeichnen den Weekly Space Hangout jeden Mittwoch um 17:00 Uhr Pazifik / 20:00 Uhr Ost auf. Sie können uns live auf Universe Today oder auf der YouTube-Seite des wöchentlichen Space Hangouts – Bitte abonnieren!

Podcast (wshaudio): Herunterladen (Dauer: 1:05:35 — 60.1MB)

Erstaunliches hochauflösendes Bild des Kerns der Milchstraße, einer Region mit überraschend geringer Sternentstehung im Vergleich zu anderen Galaxien

Im Vergleich zu einigen anderen Galaxien in unserem Universum ist die Milchstraße ein eher subtiler Charakter. Tatsächlich gibt es Galaxien, die aufgrund des Vorhandenseins von warmem Gas in der zentralen Molekularzone (CMZ) der Galaxie tausendmal so hell sind wie die Milchstraße. Dieses Gas wird durch massive Sternentstehungsausbrüche erhitzt, die das supermassive Schwarze Loch (SMBH) im Kern der Galaxie umgeben.

Der Kern der Milchstraße hat auch einen SMBH (Sagittarius A*) und all das Gas, das es braucht, um neue Sterne zu bilden. Aber aus irgendeinem Grund ist die Sternentstehung in der CMZ unserer Galaxie geringer als der Durchschnitt. Um dieses anhaltende Rätsel zu lösen, führte ein internationales Astronomenteam eine große und umfassende Studie des CMZ durch, um nach Antworten zu suchen, warum dies so sein könnte.

Die Studie mit dem Titel “Sternenbildung in einer Hochdruckumgebung: eine SMA-Ansicht des Staubrückens des Galaktischen Zentrums” erschien kürzlich in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. Die Studie wurde von Daniel Walker vom Joint ALMA Observatory und dem National Astronomical Observatory of Japan geleitet und umfasste Mitglieder mehrerer Observatorien, Universitäten und Forschungsinstitute.

Ein Falschfarben-Spitzer-Infrarotbild der zentralen molekularen Zone (CMZ) der Milchstraße. Bildnachweis: Spitzer/NASA/CfA

Für ihre Studie verließ sich das Team auf das Submillimeter Array (SMA)-Radiointerferometer, das sich auf dem Maunakea in Hawaii befindet. Was sie fanden, war eine Probe von dreizehn massereichen Kernen im ’er “dust ridge” der CMZ, die junge Sterne in der Anfangsphase der Entwicklung sein könnten. Diese Kerne hatten eine Masse von 50 bis 2150 Sonnenmassen und haben Radien von 0,1 – 0,25 Parsec (0,326 – 0,815 Lichtjahre).

Sie stellten auch das Vorhandensein von zwei Objekten fest, bei denen es sich anscheinend um zuvor unbekannte junge Protosterne mit hoher Masse handelt. Wie sie in ihrer Studie angeben, deutete all dies darauf hin, dass Sterne in der CMZ trotz ihrer enormen Druckunterschiede etwa die gleiche Bildungsrate hatten wie die in der galaktischen Scheibe:

“Alle scheinen jung (prä-UCHII) zu sein, was bedeutet, dass sie erstklassige Kandidaten für die Darstellung der Anfangsbedingungen von massereichen Sternen und Unterhaufen sind. Wir vergleichen alle entdeckten Kerne mit massereichen Kernen und Wolken in der galaktischen Scheibe und stellen fest, dass sie in Bezug auf ihre Massen und Größen weitgehend ähnlich sind, obwohl sie einem um mehrere Größenordnungen höheren äußeren Druck ausgesetzt sind.”

Um festzustellen, dass der Außendruck in der CMZ größer war, beobachtete das Team Spektrallinien der Moleküle Formaldehyd und Methylcyanid, um die Temperatur des Gases und seine Kinetik zu messen. Diese deuteten auf eine hochturbulente Gasumgebung hin, was sie zu dem Schluss führte, dass die turbulente Umgebung der CMZ für die Hemmung der Sternentstehung dort verantwortlich ist.

Ein Radiobild des Karl G. Jansky Very Large Array der NSF, das das Zentrum unserer Galaxie zeigt. Bildnachweis: NSF/VLA/UCLA/M. Morriset al.

Wie sie in ihrer Studie angeben, stimmten diese Ergebnisse mit ihrer vorherigen Hypothese überein:

“Die Tatsache, dass >80 Prozent dieser Kerne in einer solchen Hochdruckumgebung keine Anzeichen von Sternentstehungsaktivität zeigen, lässt uns zu dem Schluss kommen, dass dies ein weiterer Beweis für eine erhöhte kritische Dichteschwelle für die Sternentstehung in der CMZ ist, aufgrund von Turbulenzen.”

Letztendlich hängt die Sternentstehungsrate in einer CMZ also nicht nur davon ab, dass sie viel Gas und Staub enthalten, sondern auch von der Beschaffenheit der Gasumgebung selbst. Diese Ergebnisse könnten zukünftige Studien nicht nur der Milchstraße, sondern auch anderer Galaxien beeinflussen – insbesondere wenn es um die Beziehung zwischen Supermassiven Schwarzen Löchern (SMBHs), Sternentstehung und der Entwicklung von Galaxien geht.

Jahrzehntelang haben Astronomen die Zentralregionen von Galaxien untersucht, um herauszufinden, wie diese Beziehung funktioniert. Und in den letzten Jahren sind Astronomen zu widersprüchlichen Ergebnissen gekommen, von denen einige darauf hindeuten, dass die Sternentstehung durch die Anwesenheit von SMBHs gestoppt wird, während andere keine Korrelation zeigen.

Darüber hinaus haben weitere Untersuchungen von SMBHs und Aktiven Galaktischen Kernen (AGNs) gezeigt, dass es möglicherweise keine Korrelation zwischen der Masse einer Galaxie und der Masse ihres zentralen Schwarzen Lochs gibt – eine weitere Theorie, der sich Astronomen zuvor angeschlossen hatten.

Daher könnte uns das Verständnis, wie und warum die Sternentstehung in Galaxien wie der Milchstraße anders zu sein scheint, helfen, diese anderen Geheimnisse zu enträtseln. Daraus wird sich mit Sicherheit ein besseres Verständnis der Entwicklung von Sternen und Galaxien im Laufe der kosmischen Geschichte ergeben.

Proxima Centauri hat gerade ein tödliches Flare veröffentlicht, also ist es wahrscheinlich kein großartiger Ort für bewohnbare Planeten

Seit der Entdeckung seiner Entdeckung im August 2016 war Proxima b eine endlose Quelle des Staunens und das Ziel vieler wissenschaftlicher Studien. Als der unserem Sonnensystem am nächsten gelegene extrasolare Planet – und ein terrestrischer Planet, der innerhalb der zirkumstellaren bewohnbaren Zone von Proxima Centauri (alias “Goldilocks Zone”) umkreist, haben sich Wissenschaftler natürlich gefragt, ob dieser Planet bewohnbar sein könnte.

Leider haben viele dieser Studien die Herausforderungen hervorgehoben, denen das Leben auf Proxima b wahrscheinlich ausgesetzt sein würde, nicht zuletzt die schädliche Strahlung seines Sterns. Laut einer kürzlich durchgeführten Studie nutzte ein Team von Astronomen das ALMA-Observatorium, um eine große Fackel zu entdecken, die von Proxima Centauri ausgeht. Diese neuesten Erkenntnisse werfen vor allem die Frage auf, wie bewohnbar sein Exoplanet sein könnte.

Die Studie mit dem Titel “Detection of a Millimeter Flare from Proxima Centauri“ erschien kürzlich in Die Briefe des Astrophysikalischen Journals. Unter der Leitung von Meredith A. MacGregor, einem NSF Astronomy and Astrophysics Postdoctoral Fellow an der Carnegie Institution for Science, gehörten dem Team auch Mitglieder des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und der University of Colorado Boulder an.

Künstlerische Darstellung von Proxima b, die mit der Radial Velocity Methode entdeckt wurde. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser

Für ihre Studie verwendete das Team Daten, die vom 21. Januar bis 25. April 2017 vom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) erhalten wurden ein Peak, der über einen Zeitraum von zehn Sekunden 1000-mal heller war als die Ruheemission des Sterns.

Astronomen wissen seit langem, dass Sterne vom Typ M im Vergleich zu Sternen wie unserer Sonne variabel und instabil sind. Obwohl sie die kleinsten, kühlsten und dunkelsten Sterne in unserem Universum sind, neigen sie dazu, viel schneller aufzuflammen. In diesem Fall war der vom Team entdeckte Flare zehnmal größer als die hellsten Flares unserer Sonne bei ähnlichen Wellenlängen.

Zusammen mit einem kleineren vorangegangenen Flare dauerte das gesamte Ereignis weniger als zwei Minuten der 10 Stunden, in denen ALMA den Stern zwischen Januar und März letzten Jahres beobachtete. Obwohl bereits bekannt war, dass Proxima Centauri, wie alle Sterne vom Typ M, regelmäßige Flare-Aktivitäten erfährt, schien dieses Ereignis ein seltenes Ereignis zu sein. Es ist jedoch auch bekannt, dass Sterne wie Proxima Centauri regelmäßige, wenn auch kleinere, Röntgen-Eruptionen erleben.

All dies summiert sich zu einem schlechten Fall für die Bewohnbarkeit. Wie MacGregor in einer aktuellen NRAO-Presseerklärung erklärte:

„Es ist wahrscheinlich, dass Proxima b während dieses Flares von hochenergetischer Strahlung gesprengt wurde. In den Milliarden von Jahren seit der Entstehung von Proxima b hätten Flares wie diese jede Atmosphäre oder jeden Ozean verdampfen und die Oberfläche sterilisieren können, was darauf hindeutet, dass die Bewohnbarkeit mehr beinhaltet als nur die richtige Entfernung vom Wirtsstern, um flüssiges Wasser zu haben.“

Künstlerische Darstellung der Oberfläche des Planeten Proxima b, die den Roten Zwergstern Proxima Centauri umkreist. Oben rechts von Proxima selbst ist der Doppelstern Alpha Centauri AB zu sehen. Bildnachweis: ESO

MacGregor und ihre Kollegen haben auch die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass Proxima Centauri von mehreren Staubscheiben umgeben ist. Dies wurde durch eine frühere Studie (ebenfalls basierend auf ALMA-Daten) vorgeschlagen, die darauf hindeutete, dass die Lichtleistung von Stern und Flare zusammen auf die Existenz von Trümmergürteln um den Stern hindeutete. Nach Untersuchung der ALMA-Daten als Funktion der Beobachtungszeit konnten sie dies jedoch als Möglichkeit ausschließen.

Wie Alycia J. Weinberger, ebenfalls Forscherin bei der Carnegie Institution for Science und Co-Autorin des Papiers, erklärte:

„Es gibt jetzt keinen Grund zu der Annahme, dass sich um Proxima Cen eine beträchtliche Menge Staub befindet. Es gibt auch noch keine Informationen, die darauf hindeuten, dass der Stern ein reichhaltiges Planetensystem wie unseres hat.“

Bisher kamen Studien, die sich mit möglichen Bedingungen auf Proxima b befassten, zu unterschiedlichen Ergebnissen, ob es eine Atmosphäre oder flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zurückhalten könnte. Während einige Raum für „vorübergehende Bewohnbarkeit“ oder Hinweise auf flüssiges Wasser gefunden haben, haben andere Zweifel an den langfristigen Auswirkungen geäußert, die Strahlung und Fackeln von seinem Stern auf einen von Gezeiten eingeschlossenen Planeten haben würden.

In Zukunft soll der Einsatz von Instrumenten der nächsten Generation wie dem James Webb Space Telescope detailliertere Informationen zu diesem System liefern. Mit präzisen Messungen dieses Sterns und seines Planeten kann die Frage, ob Leben in diesem System existieren kann (und existiert), endlich beantwortet werden.

Und genießen Sie diese Animation von Proxima Centauri in Bewegung, mit freundlicher Genehmigung von NRAO Outreach:


Pressemitteilung: Menlo-Technologie für die Astronomie

Um in die tiefsten Tiefen des Universums vorzudringen, sind außerordentlich empfindliche optische Technologien erforderlich. Um das von Sternen und Galaxien in diesen abgelegenen Regionen emittierte Licht einzufangen und zu charakterisieren, sind Virtuosen gefragt, die ihre Teleskope und Detektoren bis ans Limit bringen. Nun ist es erstmals gelungen, das auf die vier Hauptteleskope des Very Large Telescope (VLT) der European Southern Observatory (ESO) einfallende Licht in einem einzigen Spektrographen zu kombinieren. Die Analyse des Sternenlichts wird durch den AstroComb von Menlo Systems in München-Martinsried verbessert.

VLT&rsquos UT4 (Einheitsteleskop 4) während der ESPRESSO-AstroComb-Inbetriebnahme auf dem Paranal.

Auf dem Cerro Paranal in Chile haben sich ESO-Ingenieure und Astrophysiker einen Traum erfüllt. Es ist ihnen gelungen, das von jedem der vier Hauptteleskope des Observatoriums gesammelte Licht von einem Objekt in den weiter entfernten Bereichen des Universums zu kombinieren und es zur Analyse in den neu entwickelten ESPRESSO-Spektrographen zu lenken. Die Einspeisung des gesamten Lichts in ein einziges Instrument ermöglicht Astronomen den Zugang zu Informationen, die zuvor nicht verfügbar waren. Mit anderen Worten, sie werden jetzt noch tiefer in die Funktionsweise des Universums blicken können.Tatsächlich macht die neu entdeckte Fähigkeit, das Licht aller vier 8,2-m-Spiegel des VLT zu einem einzigen Bild zu verschmelzen, das VLT zum größten optischen Teleskop der Welt, was die Fläche seiner lichtsammelnden Oberfläche angeht.

Der Beitrag von Menlo Systems zu dieser technischen Meisterleistung ist der AstroComb, ein Instrument, das die Präzision, mit der Licht analysiert werden kann, erheblich verbessert. Der AstroComb ist ein speziell für den Einsatz in der Astronomie entwickelter Frequenzkamm. Gemeinsam mit Prof. John Hall erhielt Prof. Theodor Häumlnsch, Direktor des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik und Gründer von Menlo Systems, 2005 den Nobelpreis für Physik für die Erfindung des Frequenzkamms.

Dr. Tilo Steinmetz, Menlo&rsquos AstroComb Produktmanager prüft die Kammmoden des ESPRESSO-AstroComb, die mit einem Echelle-Spektrographen auf eine Leinwand projiziert werden.

Wie der Name schon sagt, ist ein Frequenzkamm eine Sammlung von Zehntausenden von Laserlinien mit gleichem Abstand. Jede dieser Linien besteht aus Licht einer bekannten Frequenz, definiert in Bezug auf ein grundlegendes Frequenznormal, wie eine Atomuhr oder das GPS. Dadurch können mit Frequenzkämmen einzelne Frequenzen mit extrem hoher Genauigkeit gemessen werden.

Für die Kalibrierung des neuen Spektrographen an der ESO wird der Frequenzkamm erzeugt und parallel zum gesammelten Sternenlicht in das ESPRESSO-Instrument eingespeist. Sowohl das Sternenlicht als auch der Frequenzkamm werden dann durch ein sehr großes Beugungsgitter in ihre spektralen Komponenten zerlegt und auf eine CCD-basierte Kamera projiziert. Dadurch werden die einzelnen Zähne des Kamms sichtbar, die dann wie ein Lineal verwendet werden können, um den Absorptionslinien im Spektrum des Sternenlichts präzise Frequenzen zuzuordnen.

Dank des von Menlo Systems entwickelten AstroComb können Physiker jetzt mit beispielloser Genauigkeit und Präzision die Spektren des Lichts messen, das die Erde von den am weitesten entfernten bekannten Objekten im Universum erreicht. Sternspektren kodieren Informationen über die chemische Zusammensetzung eines einzelnen Sterns oder einer ganzen Galaxie und ihre Entfernung von uns. Um sie zu interpretieren, müssen Astrophysiker die Häufigkeiten der erhaltenen Merkmale (&ldquolines&rdquo) so genau wie möglich messen und analysieren. Die Möglichkeit, die Linien der extraterrestrischen Strahlung mit denen des Frequenzkamms zu vergleichen, macht diese Aufgabe nun aussagekräftiger.

Menlo&lsquos AstroComb-Teammitglieder feiern zusammen mit ESO-Wissenschaftlern das &lsquoerste Licht&rsquo der Astrokombe auf dem ESPRESSO-Spektrographen.

Astrophysiker wollen mit dem ESPRESSO-Spektrographen erdähnliche Exoplaneten suchen und charakterisieren. Mit dem AstroComb sind sie nun in der Lage, minimale Verschiebungen der Spektrallinien von Sternen zu erkennen. Dynamische Veränderungen dieser Art können aufzeigen, ob ein bestimmter Stern tatsächlich Planeten beherbergt oder nicht, und sie können verwendet werden, um die Umlaufzeiten von Exoplaneten, ihre Entfernungen von ihrem Mutterstern und ihre Größe zu bestimmen. Astronomen werden ESPRESSO auch verwenden, um Quasare zu beobachten. Quasare sind die leuchtendste Klasse aktiver galaktischer Kerne und werden von enorm massereichen Schwarzen Löchern angetrieben. Darüber hinaus wollen Forscher untersuchen, ob die Konstanten der Natur tatsächlich konstant sind oder nicht. All diese Aufgaben erfordern Beobachtungstechniken, die große Präzision und Sensibilität mit extremer Robustheit gegenüber äußeren Störungen kombinieren. Menlo&rsquos AstroComb leistet einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung dieser Ziele.

Die Erweiterung der Beobachtungskapazitäten der ESO stellt einen wichtigen Fortschritt in der hochauflösenden astronomischen Spektroskopie dar. &ldquoAstroCombs stellen einen neuen Modus der Wellenlängenanalyse dar, der Beobachtungsdaten von beispielloser Genauigkeit und Präzision liefert&rdquo, sagt Produktmanager Dr. Tilo Steinmetz. Menlo&rsquos-Geschäftsführer Dr. Michael Mei ist stolz auf den Unternehmenserfolg in Chile. &bdquoWir freuen uns sehr, dazu beigetragen zu haben, unseren Blick auf das Universum zu schärfen. Ich freue mich auf viele neue Einblicke in die Tiefen des Kosmos.&rdquo


Es stellt sich heraus, Andromeda ist jünger als die Erde … Sort Of

Seit der Antike haben Astronomen in den Nachthimmel geschaut und die Andromeda-Galaxie gesehen. Als die uns am nächsten liegende Galaxie ist es Wissenschaftlern seit Jahrtausenden möglich, diese riesige Spiralgalaxie zu beobachten und zu untersuchen. Im 20. Jahrhundert erkannten Astronomen, dass Andromeda die Schwestergalaxie der Milchstraße war und sich auf uns zubewegte. In 4,5 Milliarden Jahren wird sie sogar mit unserer eigenen zu einer Supergalaxie verschmelzen.

Es scheint jedoch, dass sich die Astronomen in einem wichtigen Punkt bei der Andromeda-Galaxie geirrt haben. Laut einer kürzlich von einem Team französischer und chinesischer Astronomen geleiteten Studie entstand diese riesige Spiralgalaxie aus einer großen Verschmelzung, die vor weniger als 3 Milliarden Jahren stattfand. Dies bedeutet, dass Andromeda, wie wir es heute kennen, effektiv jünger ist als unser eigenes Sonnensystem, das es um etwa 1,5 Milliarden Jahre geschlagen hat!

Die Studie mit dem Titel “A 2-3 Milliarden Jahre altes Hauptfusionsparadigma für die Andromeda-Galaxie und ihre Außenbezirke“ erschien kürzlich in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. Unter der Leitung von Francois Hammer, dem Principal Investigator der Abteilung Galaxies, Etoiles, Physique et Instrumentation (GEPI) am Pariser Observatorium, bestand das Team aus Mitgliedern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Straßburg.

Für ihre Studie stützten sich die Wissenschaftler auf Daten, die von kürzlich durchgeführten Umfragen gesammelt wurden, die erhebliche Unterschiede zwischen den Galaxien Andromeda und Milchstraße feststellten. Die erste dieser Studien, die zwischen 2006 und 2014 stattfand, zeigte, dass alle Andromeda eine Fülle junger blauer Sterne in ihrer Scheibe (weniger als 2 Milliarden Jahre alt) haben, die in großen Skalen zufälligen Bewegungen unterliegen. Dies steht im Gegensatz zu den Sternen in der Scheibe der Milchstraße, die nur einer einfachen Rotation unterliegen.

Darüber hinaus zeigten tiefe Beobachtungen, die zwischen 2008 und 2014 mit dem französisch-kanadischen Teleskop auf den Hawaii-Inseln (CFHT) durchgeführt wurden, einige interessante Dinge über den Heiligenschein von Andromeda. Diese riesige Region, die zehnmal so groß ist wie die Galaxie selbst, wird von gigantischen Sternenströmen bevölkert. Die prominenteste davon heißt “Giant Stream”, eine verzogene Scheibe mit Muscheln und Klumpen an den äußersten Rändern.

Mit diesen Daten erstellte die französisch-chinesische Zusammenarbeit dann ein detailliertes numerisches Modell von Andromeda unter Verwendung der beiden leistungsstärksten Computer, die in Frankreich verfügbar sind – MesoPSL des Pariser Observatoriums und des National Center for Scientific Research (CNRS) IDRIS-GENCIRIS Supercomputer. Mit dem resultierenden numerischen Modell konnte das Team zeigen, dass diese jüngsten Beobachtungen nur durch eine kürzliche Kollision erklärt werden können.

Im Wesentlichen kamen sie zu dem Schluss, dass Andromeda vor 7 bis 10 Milliarden Jahren aus zwei Galaxien bestand, die langsam eine aufeinandertreffende Umlaufbahn erreicht hatten. Nachdem sie die Flugbahnen beider Galaxien optimiert hatten, stellten sie fest, dass sie vor 1,8 bis 3 Milliarden Jahren kollidiert wären. Diese Kollision hat Andromeda, wie wir es heute kennen, geboren, was es effektiv jünger macht als unser Sonnensystem –, das sich vor fast 4,6 Milliarden Jahren bildete.

Darüber hinaus konnten sie die Massenverteilungen für beide Elterngalaxien berechnen, die zu Andromeda verschmolzen, was darauf hindeutete, dass die größere Galaxie viermal so groß war wie die kleinere. Aber am wichtigsten ist, dass das Team alle Strukturen, aus denen Andromeda heute besteht, detailliert reproduzieren konnte – einschließlich der Ausbuchtung, des Balkens, der riesigen Scheibe und der Präsenz junger Stars.

Das bisher ungeklärte Vorhandensein junger blauer Sterne in seiner Scheibe ist auf eine Phase intensiver Sternentstehung nach der Kollision zurückzuführen. Darüber hinaus gehörten Strukturen wie der “Giant Stream” und die Schalen des Halos zur kleineren Muttergalaxie, während die diffusen Klumpen und die verzogene Natur des Halos von der größeren abgeleitet wurden.

Ihre Studie erklärt auch, warum die der kleineren Galaxie zugeschriebenen Merkmale im Vergleich zu den anderen zu wenig schwere Elemente aufweisen, dh sie war weniger massereich und bildete weniger schwere Elemente und Sterne. Diese Studie ist im Hinblick auf die Entstehung und Entwicklung von Galaxien von immenser Bedeutung, vor allem weil es die erste numerische Simulation ist, der es gelungen ist, eine Galaxie so detailliert nachzubilden.

Dies ist auch in Anbetracht der Tatsache von Bedeutung, dass eine solche Auswirkung in jüngster Zeit Materialien in der Lokalen Gruppe hätte hinterlassen können. Mit anderen Worten, diese Studie könnte Auswirkungen haben, die weit über unsere galaktische Nachbarschaft hinausreichen. Es ist auch ein gutes Beispiel dafür, wie immer ausgefeiltere Instrumente zu detaillierteren Beobachtungen führen, die in Kombination mit immer ausgefeilteren Computern und Algorithmen zu detaillierteren Modellen führen.

Man kann sich nur fragen, ob die zukünftige außerirdische Intelligenz (ETI) ähnliche Schlussfolgerungen über unsere eigene Galaxie ziehen wird, wenn sie in Milliarden von Jahren mit Andromeda verschmilzt. Die Kollision und die daraus resultierenden Merkmale sind sicher für alle fortgeschrittenen Spezies von Interesse, die sie studieren möchten!


Wie werden die Kalibrierungs-&ldquolines&rdquo des ESPRESSO Echelle Spektrographen erzeugt? - Astronomie

Proz. SPIE. 11447, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie VIII

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spektrographen, Exoplaneten, Spektralauflösung, Großteleskope, Atmosphärensensorik, Atmosphärenwissenschaften

HIRES ist der hochauflösende Spektrograph des European Extremely Large Telescope bei optischen und nahen Infrarotwellenlängen. Es besteht aus drei fasergespeisten Spektrographen mit einer Wellenlängenabdeckung von 0,4-1,8 µm (Ziel 0,35-2,4 µm) bei einer spektralen Auflösung von 100.000. Die Faserspeisung ermöglicht es HIRES, über mehrere austauschbare Beobachtungsmodi zu verfügen, darunter ein SCAO-Modul und eine kleine beugungsbegrenzte Gebrauchsanweisung im NIR. Daher wird es in der Lage sein, sowohl im Seeing- als auch im beugungsbegrenzten Modus zu arbeiten. Seine Modularität stellt sicher, dass HIRES vollständig auf der Nasmyth-Plattform platziert werden kann, wenn genügend Masse und Volumen vorhanden sind, oder teilweise auf dem Nasmyth und teilweise im Coud`e-Raum. ELT-HIRES verfügt über ein breites Spektrum an wissenschaftlichen Fällen, die nahezu alle Forschungsbereiche der Astrophysik und sogar der Grundlagenphysik umfassen. Zu den wichtigsten wissenschaftlichen Fällen zählen der Nachweis von Biosignaturen aus Exoplanetenatmosphären, das Auffinden der Fingerabdrücke der ersten Generation von Sternen (PopIII), Tests zur Stabilität der fundamentalen Kopplungen der Natur und der direkte Nachweis der kosmischen Beschleunigung. Das HIRES-Konsortium besteht aus mehr als 30 Instituten aus 14 Ländern und bildet ein Team von mehr als 200 Wissenschaftlern und Ingenieuren.

Verfahren Artikel | 13. Dezember 2020

Proz. SPIE. 11447, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie VIII

SCHLÜSSELWÖRTER: Optomechanisches Design, Teleskope, Sonnenteleskope, Spektroskopie, Interferometrie, Zeitliche Auflösung, Steuerungsdesign, Sonnenprozesse Solar

Wir präsentieren das IBIS2.0-Projekt, das darauf abzielt, das interferometrische BIdimensionale Spektrometer am Solar Vacuum Tower Telescope (Teneriffa, Spanien) nach seiner Demontage vom Dunn Solar Telescope (New Mexico, USA) zu aktualisieren und zu installieren. Das Instrument wird derzeit einer Hardware- und Software-Revision unterzogen, die es ihm ermöglicht, in Abstimmung mit anderen boden- und weltraumgestützten Instrumenten neue spektropolarimetrische Messungen der Sonnenatmosphäre mit hoher räumlicher, spektraler und zeitlicher Auflösung durchzuführen. Hier stellen wir das neue opto-mechanische Layout- und Steuerungssystem vor, das für das Instrument entwickelt wurde, und beschreiben zukünftige Schritte.

Verfahren Artikel | 13. Dezember 2020

Proz. SPIE. 11447, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie VIII

SCHLÜSSELWÖRTER: Observatorien, Spektrographen, Bildgebende Spektroskopie, Polarimetrie, Optische Spektroskopie, Große Teleskope, Astronomische Bildgebung, Spektroskope, Normenentwicklung, Optische Spektroskopie-Bildgebung

Das FORS Upgrade-Projekt (FORS-Up) zielt darauf ab, dem begehrten Arbeitspferd, das am Very Large Telescope (VLT) der ESO befestigt ist, neues Leben einzuhauchen. FORS2 ist ein optisches Multimode-Instrument, das im Jahr 2000 den regulären Wissenschaftsbetrieb aufnahm und seitdem zusammen mit seinem Zwilling FORS1 eines der gefragtesten und produktivsten Instrumente des VLT ist. Um sicherzustellen, dass ein FORS noch mindestens 15 Jahre betriebsbereit bleibt, ist ein Upgrade geplant. Dies ist erforderlich, da FORS2 Technologie und Software verwendet, die mittlerweile veraltet ist und nicht auf die am Observatorium verwendeten Standards eingestellt und gewartet werden kann. Das Projekt – durchgeführt in Zusammenarbeit zwischen ESO und INAF – Astronomical Observatory of Triest – zielt darauf ab, 2023/2024 ein generalüberholtes Instrument mit einem neuen wissenschaftlichen Detektor, einem Upgrade der Instrumentensteuerungssoftware und -elektronik, einer neuen Kalibrierung an das Teleskop zu bringen Einheit, sowie zusätzliche Filter und Grismen. Das neue FORS dient auch als Prüfstand für die Extremely Large Telescope (ELT)-Standardtechnologien (darunter der Einsatz speicherprogrammierbarer Steuerungen und der Features der ELT Control Software). Das Projekt zielt darauf ab, die Ausfallzeit des Instruments zu minimieren, indem das derzeit stillgelegte Instrument FORS1 aufgerüstet und die Maskenaustauscheinheit und die Polarisationsoptik von FORS2 auf FORS1 nachgerüstet werden.

Verfahren Artikel | 13. Dezember 2020

Proz. SPIE. 11447, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie VIII

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Nahes Ultraviolett, Ultraviolette Strahlung, Moleküle, Spektrale Auflösung, Große Teleskope, Chemische Elemente, Beryllium, Astrophysik, Ultraviolette Teleskope

Neben zukünftigen Beobachtungen mit dem neuen European Extremely Large Telescope (ELT) werden optimierte Instrumente der 8-10m-Teleskopgeneration auch bei „Boden-UV“-Wellenlängen (3000-4000 & Aring) konkurrenzfähig sein. Das nahe UV liefert eine Fülle einzigartiger Informationen über die Nukleosynthese von Eisenpeakelementen, Molekülen und Neutroneneinfangelementen. Im Rahmen der Entwicklung des Nah-UV-CUBES-Spektrographen für das Very Large Telescope (VLT) der ESO untersuchen wir den Einfluss der spektralen Auflösung auf die Fähigkeit, chemische Häufigkeiten für Beryllium und mehr als 30 Eisenpeak- und schwere Elemente abzuschätzen. Aus der Arbeit vor dem Phase-A-Konzeptentwurf von CUBES präsentieren wir hier einen Vergleich der Elemente, die beim fiktiven Auflösungsvermögen von CUBES (R

20.000) zu denen mit VLT-UVES (R

40.000). Für die meisten der betrachteten Leitungen ist das Signal-Rausch-Verhältnis ein kritischerer Faktor als die Auflösung. Wir fassen die mit CUBES zugänglichen Elemente zusammen, von denen einige (z.B. Be, Ge, Hf) nun im Fokus quantitativer Simulationen im Rahmen der laufenden Phase-A-Studie stehen.

SPIE Journalpapier | 23. Oktober 2020

Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) ist das neueste Instrument, das am Standort der Europäischen Südsternwarte (ESO) - Very Large Telescope (VLT) in Chile installiert ist. Um seine wissenschaftlichen Anforderungen zu erfüllen, kann ESPRESSO sowohl im 1-UT-Modus (mit einem der vier VLT-Einheitsteleskope) als auch im 4-UT-Modus betrieben werden. Im 4-UT-Modus wird das Licht der vier 8-m-Teleskope in einem inkohärenten Fokus zu einem 16-m-Äquivalent-Teleskop kombiniert und bietet so die größte Sammelfläche, die es jemals bei optischen NIR-Wellenlängen gegeben hat. In ESPRESSO ermöglichen dedizierte Front-End-Einheiten (FEUs) das Sammeln des Lichts, das von den Teleskoptunneln kommt und es durch Fasern zum Spektrographen leitet. Alle Funktionalitäten der FEUs werden von der Instrumentensteuerelektronik (ICE) und Software verwaltet. Unser Ziel ist die detaillierte Beschreibung der Realisierung dieses ICE, basierend auf Beckhoff speicherprogrammierbaren Steuerungen. Insbesondere zeigen wir die Verteilung der ESPRESSO ICE-Funktionen, die Bewegungssteuerungseigenschaften und die wichtigsten Validierungstests, die während der europäischen und chilenischen Integrationsphase durchgeführt wurden, die zur technischen Akzeptanz von ESPRESSO durch die ESO führten, bevor das erste Licht Ende 2017 erreicht wurde.

Verfahren Artikel | 12. Juli 2018

Proz. SPIE. 10702, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie VII

SCHLÜSSELWÖRTER: Signal-Rausch-Verhältnis, Lichtwellenleiter, Beugung, Teleskope, Spektrographen, Sensoren, Kalibrierung, Spektralkalibrierung, Präzisionsmessung, Geschwindigkeitsmessung

Wir präsentieren eine Anwendung des HIRES End-to-End (E2E) Simulators und des HIRES Exposure Time Calculator (ETC), um ein detaillierteres Verhalten der Spektrographeneffizienz abzuleiten, indem die physikalische Modellierung der Beugung am Echelle-Gitter und am Kreuzdisperser berücksichtigt wird. Das Ergebnis wird mit den spektralen Energieverteilungen von Kalibrierlichtern für Wellenlängenlösungen und Flat Fielding verwendet, um den Spektrographen hinsichtlich der erreichten Genauigkeit quantitativ zu charakterisieren. Indem wir den Beitrag des Photonenrauschens, des Detektorrauschens und des Übersprechens zwischen benachbarten Fasern zeigen, diskutieren wir Methoden, die verwendet werden können, um die Gesamtleistung des Instruments hinsichtlich der Fähigkeit zur Photonensammlung sowie insbesondere der erreichten Genauigkeit bei Wellenlänge . zu bestimmen Kalibrierung, die sich direkt in der Genauigkeit der Radialgeschwindigkeit des wissenschaftlichen Lichts niederschlägt

Verfahren Artikel | 10. Juli 2018

Proz. SPIE. 10706, Fortschritte in optischen und mechanischen Technologien für Teleskope und Instrumente III

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spektrographen, Prismen, Polarisation, Kalibrierung, Wellenplatten, Polarimetrie, Erdbeben

Die Phase-A-Studie für den hochauflösenden Spektrographen für das Extremely Large Telescope (ELT-HIRES) wurde Ende 2017 abgeschlossen. Wir präsentieren das Hauptergebnis für eine polarimetrische Lichteinspeisung aus dem Zwischenfokus (IF) und einen Nasmyth-Fokus der Teleskop. Wir schließen daraus, dass die Verwendung der IF für die hochpräzise Spektropolarimetrie obligatorisch ist. Neben der Beschreibung des Produktbaums präsentieren wir optomechanische Designs der Untereinheiten auf Phase-A-Ebene, beschreiben die Beobachtungs- und Kalibrierungsmodi, das PSF-Fehlerbudget und die vorläufige FEM-Struktur- und Erdbebenanalyse.

Es wird über ein Update zur Entwicklung eines polarimetrischen Raytracing-Simulators zur Schätzung der instrumentellen Polarisation einschließlich der Teleskopspiegel und der optischen Elemente des Polarimeters berichtet. Auch Trade-off-Strategien und laufende Lösungen im Hinblick auf die Phase B werden skizziert.

Verfahren Artikel | 10. Juli 2018

Proz. SPIE. 10705, Modellierung, Systemtechnik und Projektmanagement für Astronomie VIII

SCHLÜSSELWÖRTER: Punktverteilungsfunktionen, Teleskope, Spektrographen, Sensoren, Kalibrierung, Adaptive Optik, Computersimulationen, Computerarchitektur, Gerätesimulation, Instrumentenmodellierung

Wir präsentieren das aktualisierte Design und die Architektur des End-to-End-Simulatormodells des hochauflösenden Spektrographen HIRES für das zukünftige Extremely Large Telescope (ELT). Das Modell ermöglicht die Simulation der Photonenausbreitung vom interessierenden wissenschaftlichen Objekt bis zum Detektor, wodurch die Leistungsauswirkungen der verschiedenen Parameter im Spektrographendesign bewertet werden können.Das Modell enthält auch ein Kalibrierungslichtmodul, das geeignet ist, die Anforderungen an die Datenreduktion zu bewerten. In diesem Papier werden wir die Architektur des Simulators und des Rechenmodells detailliert beschreiben, die sich stark durch Modularität und Flexibilität auszeichnen, die aufgrund der hohen Komplexität und des langfristigen Designs in der nächsten Generation der Instrumentierung für Projekte wie das ELT entscheidend sein werden und Entwicklung. Wir heben auch die Cloud-Computing-Architektur hervor, die für diese Software auf Basis von Amazon Web Services (AWS) verwendet wurde. Wir präsentieren auch synthetische Bilder, die mit der aktuellen Version des End-to-End-Simulators basierend auf den Anforderungen für ELTHIRES (insbesondere hohe Radialgeschwindigkeitsgenauigkeit) gewonnen wurden und dann als Fallstudie in die Datenreduktionssoftware (DRS) von CRIRES+ aufgenommen werden.

Verfahren Artikel | 10. Juli 2018

Proz. SPIE. 10704, Observatoriumsbetrieb: Strategien, Prozesse und Systeme VII

SCHLÜSSELWÖRTER: Observatorien, Teleskope, Spektrographen, Sterne, Kalibrierung, Datenarchivsysteme, Datenverarbeitung, Normenentwicklung, Absorption, Datenanalyse

ESPRESSO, der hochauflösende ultrastabile ESO-VLT-Spektrograph der nächsten Generation, wurde nach der erfolgreichen Preliminary Acceptance Europe am Integrationsort des Observatoriums von Genf am Paranal wieder integriert und begann Ende 2017 mit der Inbetriebnahme. Ein kritischer Aspekt für den zukünftigen Betrieb von ESPRESSO im Vergleich zu anderen Instrumenten, die derzeit bei der ESO betrieben werden, ist die Art und Weise, wie es betrieben wird, was mehrere Einschränkungen für den Datenfluss mit sich bringt. ESPRESSO wurde aufgrund seines festen Formats und seiner Langzeitstabilität als „wirklich wissenschaftliche Produkterzeugungsmaschine“ konzipiert und entwickelt. Zusätzlich zur Datenreduktionssoftware (DRS) wird den Benutzern eine Datenanalysesoftware (DAS) zur Verfügung gestellt, die innerhalb des ESO-Standarddatenflusssystems entwickelt wurde – ein Novum für die Instrumente am Paranal. Darüber hinaus wird ESPRESSO entweder durch das Licht eines der UTs oder durch das inkohärent kombinierte Licht von bis zu vier UTs gespeist, eine Funktion, die ein Überdenken des aktuellen Paranal-Datenverarbeitungs-Injektionsschemas erforderte. In diesem Beitrag werden nach der Beschreibung der wichtigsten Herausforderungen und Besonderheiten des oben aufgeführten ESPRESSO-Datenflusssystems die Ergebnisse der ersten Inbetriebnahmeaktivitäten und die gewonnenen Erkenntnisse im Umgang mit Daten eines Instruments mit solch anspruchsvollen wissenschaftlichen Anforderungen vorgestellt.

Verfahren Artikel | 6. Juli 2018

Proz. SPIE. 10707, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie V

SCHLÜSSELWÖRTER: Mensch-Maschine-Schnittstellen, Spektrographen, Komplexe Systeme, Computersysteme, Systemidentifikation, Systemmodellierung, Datenanalyse

Astrocook ist ein neues Python-Paket zur Analyse der Spektren quasi-stellarer Objekte (QSOs) vom nahen UV-Band bis zum nahen Infrarot-Band. Das Projekt basiert auf den Erkenntnissen aus der Entwicklung der Datenanalysesoftware für den Spektrographen VLT ESPRESSO. Die Idee ist, numerische Bibliotheken wie SciPy, NumPy und Lmfit und astronomische Bibliotheken wie Astropy zu nutzen, um eine Sammlung von High-Level-Rezepten zu erstellen, die in der Lage sind, die in QSO-Spektren beobachteten Merkmale (wie das Emissionskontinuum und die Absorptionssysteme) in an automatisierter und validierter Weg. Das Paket bietet große Flexibilität bei der Gestaltung des Betriebsablaufs sowie eine Reihe interaktiver Tools zur nahtlosen Anwendung der Rezepte. Ziel ist es, die Kombination aus Genauigkeit, Stabilität und Wiederholbarkeit des Verfahrens zu erreichen, die von mehreren zwingenden wissenschaftlichen Fällen im Zeitalter der „Präzisionskosmologie“ gefordert wird (z. B. die Messung einer möglichen Variabilität des Wertes von Fundamentalkonstanten und die direkte Messung der beschleunigten Expansion des Universums).

Verfahren Artikel | 6. Juli 2018

Proz. SPIE. 10707, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie V

SCHLÜSSELWÖRTER: Mensch-Maschine-Schnittstellen, Datenmodellierung, Visualisierung, Schnittstellen, Diagnose, Empfänger, Steuerungssysteme, Softwareentwicklung, Antennen, Prototyping

Das Square Kilometre Array (SKA)-Projekt ist verantwortlich für die Entwicklung des SKA-Observatoriums, des weltweit größten jemals gebauten Radioteleskops: Schließlich werden zwei Arrays von Radioantennen - SKA1-Mid und SKA1-Low - in der südafrikanischen Karoo-Region und in Westaustralien installiert Murchison Shire, die jeweils einen anderen Bereich von Funkfrequenzen abdecken. Insbesondere wird das SKA1-Mid-Array 133 Parabolantennen mit einem Durchmesser von 15 m umfassen, die im Bereich von 350 MHz bis 14 GHz beobachten, die jeweils lokal von einem Local Monitoring and Control (LMC)-System verwaltet und vom SKA Telescope Manager (TM)-System ferngesteuert werden. Dish LMC wird eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) zur Verfügung stellen, die für die Überwachung und Dish-Steuerung im Standalone-Modus für Tests, TM-Simulation, Integration, Inbetriebnahme und Wartung verwendet wird. Dieses Papier gibt einen Status-Update des LMC-GUI-Designs mit Benutzer- und Aufgabenanalyse, System-Prototyping, Schnittstellenevaluierung, liefert Details zu den entwickelten GUI-Prototypen und technologischen Entscheidungen und diskutiert die wichtigsten Herausforderungen in der LMC-UI-Architektur sowie unsere Ansätze für sie ansprechen. Bei der GUI-Designaufgabe haben wir einen Usage-Centered Design (UCD)-Ansatz verfolgt, der auf der frühen Einbindung von Benutzern basiert, deren Feedback iterativ in Analysephasen sowie in Design und Evaluierung berücksichtigt wird. Es wurde ein IFML-basierter Ansatz zur Benutzerinteraktionsmodellierung verwendet.

Verfahren Artikel | 6. Juli 2018

Proz. SPIE. 10702, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie VII

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spiegel, Spektrographen, Kameras, bildgebende Spektroskopie, Mikrospiegel, astronomische Instrumente, digitale Mikrospiegelgeräte, Spektroskope

Die astronomische Infrarot-Instrumentierung der nächsten Generation für bodengestützte und Weltraumteleskope könnte auf programmierbaren MOEMS-Spaltmasken für die Multi-Objekt-Spektroskopie (MOS) basieren. MOS wird in großem Umfang zur Untersuchung astronomischer Objekte verwendet, wobei das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) optimiert wird: hochpräzise Spektren werden erhalten und das Problem der spektralen Verwirrung und des Hintergrundpegels, das bei der spaltlosen Spektroskopie auftreten kann, wird beseitigt. Sowohl in der Kosmologie, in der Galaxienentstehung und -entwicklung, in der Sternphysik und in der Charakterisierung kleiner Körper des Sonnensystems werden schwächere Grenzflüsse erreicht und der wissenschaftliche Ertrag maximiert. Wir entwickeln ein 2048 x 1080 Digital-Micromirror-Device-based (DMD) MOS-Instrument, das auf dem 3,6 m Telescopio Nazionale Galileo (TNG) montiert wird und BATMAN genannt wird. Ein zweiarmiges Instrument wurde entwickelt, um parallele Bildgebungs- und Spektroskopiefunktionen bereitzustellen. BATMAN wird auf der gefalteten Nasmyth-Plattform von TNG montiert. Dank seiner kompakten Bauweise wird ein hoher Durchsatz erwartet. Die beiden Arme mit F/4 am DMD sind auf einer gemeinsamen Bank montiert, und eine obere Bank trägt die Detektoren dank zweier unabhängiger Hexapoden. Die Steifigkeit des Instruments wird durch eine Box-Architektur gewährleistet, die beide Bänke verbindet. Das Volumen von BATMAN beträgt 1,4x1,2x0,75 m 3 , bei einer Gesamtmasse von 400 kg. Die Montage aller Subsysteme ist abgeschlossen und die Integration der einzelnen Arme ist im Gange. BATMAN on the sky ist von größter Bedeutung für die Charakterisierung der tatsächlichen Leistung dieser neuen Familie von MOS-Instrumenten sowie für die Untersuchung der neuen Betriebsverfahren an astronomischen Objekten (Kombination von MOS- und IFU-Modus, unterschiedliche räumliche und spektrale Auflösungen im gleichen Sichtfeld, absolut (Spektro-)Photometrie durch Kombination von Bildgebung und Spektroskopie im selben Gerät, automatische Erkennung von Transienten …). Dieses Instrument wird Anfang 2019 bei TNG platziert.

Verfahren Artikel | 6. Juli 2018

Proz. SPIE. 10702, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie VII

SCHLÜSSELWÖRTER: Spektrographen, Astronomie, Sterne, Kalibrierung, Spektroskopie, Physik, Exoplaneten, Spektralauflösung, Galaktische Astronomie, Absorption

Wir präsentieren die Ergebnisse der Phase-A-Studie von ELT-HIRES, einem optisch-infrarot-hochauflösenden Spektrographen für ELT, die gerade von einem Konsortium von 30 Instituten aus 12 Ländern mit einem Team von etwa 200 Wissenschaftlern und Ingenieuren fertiggestellt wurde. Die wichtigsten wissenschaftlichen Fälle von ELT-HIRES werden die Erkennung von Lebenssignaturen aus Exoplanetenatmosphären, Tests zur Stabilität der fundamentalen Kopplungen der Natur und die direkte Erkennung der kosmischen Beschleunigung sein. Die wissenschaftlichen Anforderungen dieser wissenschaftlichen Fälle ermöglichen jedoch viele andere bahnbrechende wissenschaftliche Fälle. Das Basisdesign, das es ermöglicht, die wichtigsten wissenschaftlichen Fälle zu erfüllen, besteht aus einem modularen fasergespeisten kreuzdispersen Echelle-Spektrographen mit zwei ultrastabilen Spektralarmen, die einen simultanen Spektralbereich von 0,4-1,8 &mgr;m bei einer spektralen Auflösung von

100.000. Die Faserzufuhr ermöglicht dem ELT-HIRES mehrere austauschbare Beobachtungsmodi, einschließlich eines SCAO-Moduls und einer kleinen beugungsbegrenzten Gebrauchsanweisung.

Verfahren Artikel | 6. Juli 2018

Proz. SPIE. 10707, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie V

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spektrographen, Kameras, Sensoren, Kalibrierung, Polarimetrie, Kontrollsysteme, Datenerfassung, Computerarchitektur, Gerätesimulation

Hochauflösende Spektroskopie wird als äußerst wichtig angesehen, um die wichtigsten wissenschaftlichen Fälle zu nutzen, die für die ESO ELT, das Extremely Large Telescope, das zukünftig größte optische Infrarot-Teleskop der Welt, vorgesehen sind. In diesem Zusammenhang hat die ESO eine Phase-A-Machbarkeitsstudie für den Bau eines hochauflösenden Spektrographen für das ELT mit dem vorläufigen Namen HIRES in Auftrag gegeben. Die Studie, die 1,5 Jahre dauerte, begann im März 2016 und wurde mit einer Überprüfungsphase in der ESO-Zentrale Garching abgeschlossen, um die wissenschaftliche und technische Machbarkeit des vorgeschlagenen Instruments zu bewerten. Eine der Hauptaufgaben der Studie ist die architektonische Gestaltung der Software, die alle für die Steuerung eines astronomischen Instruments relevanten Aspekte abdeckt: von der Beobachtungsvorbereitung über die Instrumentenhardware und Detektorsteuerung bis hin zur Datenreduktion und -analyse. In diesem Papier präsentieren wir die Ergebnisse der Phase-A-Studie für das vorgeschlagene HIRES-Softwaredesign und heben dessen Besonderheiten, kritische Bereiche und Leistungsaspekte für den gesamten Datenfluss hervor. Der End-to-End-Simulator, ein Tool, das bereits HIRES-Endprodukte simulieren kann und derzeit verwendet wird, um Designentscheidungen zu treffen, wird ebenfalls kurz beschrieben.

Verfahren Artikel | 6. Juli 2018

Proz. SPIE. 10707, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie V

SCHLÜSSELWÖRTER: Aktuatoren, Observatorien, Teleskope, Spektrographen, Elektronik, Sensoren, Kalibrierung, Kontrollsysteme, Exoplaneten, Photonische integrierte Schaltkreise

Der Spektrograph ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) wurde nach den Vortests am Astronomischen Observatorium von Genf (Schweiz) verschifft und am Standort des Very Large Telescope (VLT) in Cerro Paranal . wieder integriert (Chile). Die am INAF–Osservatorio Astronomico di Trieste entworfene und entwickelte Instrumentensteuerungssoftware musste sich mehreren Herausforderungen stellen, da ESPRESSO das erste Instrument ist, das im VLT Coud`e Combined Laboratory platziert wird und von bis zu 4 Teleskopeinheiten gleichzeitig gespeist werden kann (über eine inkohärenter Fokus) und deren Elektronik auf Beckhoff-SPS basiert. Darüber hinaus erfordert ESPRESSO eine sorgfältige Stabilisierung des Feldbildes, um den Lichtfluss durch das Faserloch zu maximieren und das instrumentelle Präzisionsniveau der Radialgeschwindigkeit von 10 cm/s zu erreichen. Diese Umstände führten zur Entwicklung einiger spezieller ESPRESSO-Lösungen. In diesem Papier werden wir die Funktionen der ESPRESSO-Steuerungssoftware, die während der Integrationsphase in Europa durchgeführten Tests zusammenfassen und die wichtigsten während der Inbetriebnahmephase erzielten Leistungen sowie die „First Light“-Beobachtungen in Chile diskutieren

Verfahren Artikel | 6. Juli 2018

Proz. SPIE. 10707, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie V

SCHLÜSSELWÖRTER: Mensch-Maschine-Schnittstellen, Observatorien, Teleskope, Astronomie, Schalter, Datenspeicher, Kontrollsysteme, Datenarchivsysteme, Weltraumteleskope, Photonische integrierte Schaltkreise

Das Astronomische Observatorium von Triest (OATs), das zum italienischen Institut für Astrophysik (INAF) gehört, beherbergt ein Celestron-C14-Teleskop, das mit einer paramount-ME-Robotermontierung für die Öffentlichkeitsarbeit ausgestattet ist. Das Teleskop ist in einer Kuppel installiert, die kürzlich mit einer Beckhoff-SPS-Steuerung, einem SIEMENS-Umrichter für die Kommunikation mit dem Motor des Kuppeldachs und weiterer Ausrüstung zur vollständigen Automatisierung des Systems aufgerüstet wurde. Eine Besonderheit des Systems besteht darin, dass das Teleskop während des Betriebs die Dachhöhe überschreiten kann: Dadurch wird die Teleskopausrichtung durch das vollständige Öffnen des Daches eingeschränkt und umgekehrt ist das Schließen des Daches nur zulässig, wenn das Teleskop ist in Parkposition. Zur Überwachung der Position des Teleskops sind entsprechende Sensoren installiert, um das vollständige Öffnen oder Schließen des Daches richtig zu bewältigen. Es sind auch mehrere Notoperationen vorgesehen, beispielsweise bei schlechtem Wetter oder verlorener Verbindung zum Benutzer. Die SPS-Software wurde mit der Software TwinCAT entwickelt. In der SPS ist ein OPC-UA Server installiert und ermöglicht die Kommunikation mit einem Webinterface. Die in PHP und Javascript entwickelte Web-GUI ermöglicht es dem Benutzer, die Remote-Operationen wie das Einschalten aller Instrumente, das Öffnen des Kuppeldachs, das Parken des Teleskops und das Anzeigen des Systemstatus durchzuführen. Darüber hinaus ist es über die TheSkyX-Software möglich, das Ausrichten des Teleskops und dessen Einrichtung durchzuführen. Ein dediziertes Skript, das mit TheSkyX verbunden ist, wurde implementiert, um eine vollständig automatisierte Erfassung durchzuführen. Ein geeignetes Datenspeichersystem ist vorgesehen. Alle diese Elemente, die zusammenwirken, um ein vollständig ferngesteuertes System zu schaffen, werden in diesem Papier vorgestellt.

Verfahren Artikel | 25. September 2017

Proz. SPIE. 10562, Internationale Konferenz für Weltraumoptik — ICSO 2016

SCHLÜSSELWÖRTER: Spiegel, Spektrographen, Sensoren, Weltraumteleskope, mikrooptoelektromechanische Systeme, Mikrospiegel, digitale Mikrospiegelgeräte, astronomische Bildgebung, Molybdän, Spektroskope

Bei Erdbeobachtung, Universumsbeobachtung und Planetenerkundung muss die wissenschaftliche Rückführung der Instrumente bei zukünftigen Weltraummissionen optimiert werden.

Verfahren Artikel | 26. Juni 2017

Proz. SPIE. 10330, Modellierungsaspekte in der optischen Messtechnik VI

SCHLÜSSELWÖRTER: Glasfasern, Punktverteilungsfunktionen, Mueller-Matrizen, Spektrographen, Spektroskopie, Polarimetrie, Adaptive Optik, Infrarotstrahlung, Große Teleskope, Inverse Optikoptic

Wir stellen die optomechanische Architektur eines hochpräzisen Zweikanalpolarimeters mit vollem Stokes-Vektor für den hochauflösenden Spektrographen des European Extremely Large Telescope (E-ELT HIRES) vor. Es ist vorgesehen, zwei Spektrographenmodule gleichzeitig durch die Standard-Front-End-Untereinheit, die sich auf der Nasmyth-Plattform befindet, über zwei Faserbündel zu speisen, von denen eines für die optischen (BVRI) und das andere für die infraroten (zYJH) Bänder optimiert ist. Das Polarimeter befindet sich unterhalb von M4 im f/4.4-Zwischenfokus, dem einzigen verfügbaren rotationssymmetrischen Fokus, und ist versenkbar. Wir veranschaulichen die Strategie der Neupositionierung und Ausrichtung des Instruments, sofern es Wind- und Erdbebenbelastungen standhalten muss und die PSF aufgrund der aktiven Kompensation durch die Co-Phasenkorrekturen in Breite und Position variiert. Vorläufige Ergebnisse seiner erwarteten polarimetrischen Empfindlichkeit und Genauigkeit werden auch für mehrere Konfigurationen von M1-Segmenten analysiert und deuten auf eine erstaunliche Leistung im Zwischenfokus mit Übersprechen in der Größenordnung von 10 -7, aber 10 -2 hin, wenn er im Nasmyth-Fokus lokalisiert wäre.

Verfahren Artikel | 26. Juni 2017

Proz. SPIE. 10329, Optische Messsysteme für die industrielle Inspektion X

SCHLÜSSELWÖRTER: Spektrographen, Lichtquellen, Sensoren, Kalibrierung, Photonen, Computersimulationen, Gebäude, Großteleskope, Parallel Computing, Design optischer Instrumente, Computerarchitektur, Gerätesimulation

Wir präsentieren Design, Architektur und Ergebnisse des End-to-End-Simulatormodells des hochauflösenden Spektrographen HIRES für das European Extremely Large Telescope (E-ELT). Dieses System kann sowohl von Ingenieuren als auch von Wissenschaftlern als Werkzeug zur Charakterisierung des Spektrographen verwendet werden. Das Modell ermöglicht die Simulation des Verhaltens von Photonen vom wissenschaftlichen Objekt (modelliert unter Berücksichtigung der wichtigsten wissenschaftlichen Faktoren) bis zum Detektor, wobei auch Kalibrierungslichtquellen berücksichtigt werden, und ermöglicht die Bewertung der verschiedenen Parameter des Spektrographendesigns. In diesem Papier werden wir die Architektur des Simulators und des Rechenmodells detailliert beschreiben, die sich stark durch Modularität und Flexibilität auszeichnen, die aufgrund der hohen Komplexität und des langfristigen Designs für astronomische Beobachtungsprojekte der nächsten Generation wie E-ELT entscheidend sein werden und Entwicklung. Schließlich präsentieren wir synthetische Bilder, die mit der aktuellen Version des End-to-End-Simulators basierend auf den E-ELT HIRES-Anforderungen (insbesondere hohe Radialgeschwindigkeitsgenauigkeit) erhalten wurden. Sobald sie in die Datenreduktionssoftware (DRS) aufgenommen wurden, können sie verifizieren, dass das Instrumentendesign die Radialgeschwindigkeitsgenauigkeit erreichen kann, die für die wissenschaftlichen Fälle von HIRES erforderlich ist.

Verfahren Artikel | 9. August 2016

Proz. SPIE. 9908, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie VI

SCHLÜSSELWÖRTER: Spektrographen, Astronomie, Sterne, Physik, Polarimetrie, Exoplaneten, Spektralauflösung, Planeten, Galaktische Astronomie, Atmosphärensensorik

Die erste Generation von E-ELT-Instrumenten wird einen optischen Infrarot-Spektrographen mit hoher Auflösung umfassen, der konventionell als EELT-HIRES bezeichnet wird und in der Lage sein wird, einzigartige Durchbrüche in den Bereichen Exoplaneten, Sternen- und Planetenentstehung, Physik und Entwicklung von Sternen und Galaxien, Kosmologie und grundlegende Physik. Eine zweijährige Phase-A-Studie für EELT-HIRES hat gerade begonnen und wird von einem Konsortium bestehend aus Instituten und Organisationen aus Brasilien, Chile, Dänemark, Frankreich, Deutschland, Italien, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, Schweiz und . durchgeführt Vereinigtes Königreich. In diesem Papier beschreiben wir die wissenschaftlichen Ziele und das vorläufige technische Konzept für EELT-HIRES, das während der Phase A entwickelt wird, sowie seine geplante Entwicklung und Konsortialorganisation während der Studie.

Verfahren Artikel | 9. August 2016

Proz. SPIE. 9913, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie IV

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spiegel, Spektrographen, Sensoren, Photonen, Computersimulationen, Exoplaneten, ladungsgekoppelte Geräte, Großteleskope, Gerätesimulation

In diesem Papier werden wir den ESPRESSO-Leitalgorithmus für das Front-End-Subsystem überprüfen. ESPRESSO, der Echelle-Spektrograph für felsige Exoplaneten und stabile spektroskopische Beobachtungen, wird auf dem Very Large Telescope (VLT) der ESO installiert.Die Front-End-Einheit (FEU) ist das ESPRESSO-Subsystem, das das von den Coudè-Zügen aller vier Teleskopeinheiten (UTs) kommende Licht sammelt, eine Feld- und Pupillenstabilisierung von besser als 0,05 Zoll über piezoelektrische Spitzenkippvorrichtungen bietet und die Strahlen in die Spektrographenfasern. Die Feld- und Pupillenstabilisierung wird durch ein Re-Imaging-System erreicht, das den Lichthof des Lichts aus der Injektionsfaser und das Bild der Teleskoppupille sammelt. Insbesondere konzentrieren wir uns auf das Softwaredesign des Systems vom Klassendiagramm bis zur tatsächlichen Implementierung. Ein Überblick über den theoretischen mathematischen Hintergrund, der zum Verständnis des endgültigen Designs erforderlich ist, wird ebenfalls berichtet. Wir werden die Leistung des Algorithmus am tatsächlichen Front-End zeigen, indem wir einen Teleskopsimulator verwenden, der verschiedene wissenschaftliche Anforderungen untersucht.

Verfahren Artikel | 26. Juli 2016

Proz. SPIE. 9913, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie IV

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spiegel, Spektrographen, Schalter, Kameras, Sensoren, Bildanalyse, CCD-Kameras, ladungsgekoppelte Geräte, Pikosekundenphänomene

Der Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectral Observations (ESPRESSO) benötigt eine aktive Schleifenstabilisierung des Strahlengangs vom Teleskop zum Spektrographen, um sein Präzisionsziel in Zentimeter pro Sekunde zu erreichen. Diese Aufgabe wird gelöst, indem die entlang des Lichtwegs angeordneten Spiegel mittels piezoelektrischer Aktoren bewegt werden. Zur Aufnahme der Feld- und Pupillenbilder werden zwei Kameras verwendet, die erforderlichen Korrekturen werden dynamisch berechnet und auf die Piezos angewendet. In diesem Papier werden wir die Kameranutzung, Leistung und Netzwerkbandbreitenanforderungen für den wissenschaftlichen Betrieb von ESPRESSO besprechen.

Verfahren Artikel | 26. Juli 2016

Proz. SPIE. 9913, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie IV

SCHLÜSSELWÖRTER: Observatorien, Teleskope, Spektrographen, Astronomie, Elektronik, Sensoren, Kalibrierung, Schnittstellen, Kontrollsysteme, Photonische integrierte Schaltkreise

ESPRESSO, der Echelle-SPectrograph für Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations des ESO-Standorts Very Large Telescope, befindet sich jetzt in seiner Integrationsphase. Die zahlreichen Funktionen dieses komplexen Gerätes werden vollständig von einer Beckhoff-SPS-basierten Steuerungselektronik-Architektur gesteuert. Vier kleine und ein großer Schrank beherbergen die wichtigsten elektronischen Teile zur Steuerung aller Sensoren, motorisierten Bühnen und anderer analoger und digitaler Funktionen von ESPRESSO. Die Instrument Control Electronics (ICE) wurde nach den neuesten ESO-Standards und -Anforderungen gebaut. Es werden zwei Haupt-SPS-CPUs verwendet und über die dedizierte Software TwinCAT Beckhoff programmiert. Die Montage-, Integrations- und Verifikationsphase von ESPRESSO ist aufgrund seiner verteilten Natur und der unterschiedlichen geografischen Standorte der Konsortialpartner ziemlich anspruchsvoll. Nach der Vormontage und dem Test der elektronischen Komponenten am Astronomical Observatory of Triest und dem Test einiger Elektronik- und Softwareteile bei der ESO (Garching) hat das komplette System zur Steuerung der vier Front End Unit (FEU) Arme von ESPRESSO wurde Anfang 2016 in Merate (Italien) fertig montiert und getestet. Nach diesen ersten Tests wird das System bis zur Preliminary Acceptance Europe (PAE) am Genfer Observatorium (Schweiz) stehen und schließlich zur Inbetriebnahme nach Chile verschifft. Dieses Papier beschreibt die Integrationsstrategie des ICE-Arbeitspakets von ESPRESSO, die durchgeführten Hard- und Softwaretests mit einem Gesamtüberblick über die Erfahrungen aus diesen Projektphasen.

Verfahren Artikel | 26. Juli 2016

Proz. SPIE. 9913, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie IV

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spektrographen, Kameras, Sensoren, Steuerungssysteme, Telekommunikation, Photonische integrierte Schaltkreise, Computerarchitektur, Kommerzielle Standardtechnologie, Entwicklung von Standards

Der aktuelle E-ELT-Instrumentierungsplan sieht einen hochauflösenden Spektrographen vor, der konventionell als EELTHIRES bezeichnet wird und dessen Phase-A-Studie im März 2016 begonnen hat. Seit 2013 jedoch eine Vorstudie eines modularen E-ELT-Instruments, das hochauflösende Spektroskopie (R

100.000) in einem breiten Wellenlängenbereich (0,37-2,5 &mum) wurde bereits von einem internationalen Konsortium durchgeführt (sogenannte „HIRES-Initiative“). Unter Berücksichtigung der aus diesen Vorarbeiten abgeleiteten Anforderungen sowohl an den High-Level-Betrieb als auch an die Low-Level-Steuerung werden in diesem Beitrag Lösungsmöglichkeiten für die HIRES-Hard- und Software-Architektur vorgestellt. Die Gültigkeit der vorgeschlagenen Architektur- und Hardwareentscheidungen wird schließlich auch auf der Grundlage der Erfahrungen mit einem real arbeitenden Instrument diskutiert, ESPRESSO, dem hochstabilen Spektrographen der nächsten Generation für das VLT und in gewissem Maße der Vorläufer von HIRES.

Verfahren Artikel | 26. Juli 2016

Proz. SPIE. 9913, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie IV

SCHLÜSSELWÖRTER: Signal-Rausch-Verhältnis, Spektrographen, Eisen, Sterne, Kalibrierung, Spektroskopie, Exoplaneten, Datenarchivsysteme, Absorption, Datenanalyse

Der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectral Observations (ESPRESSO) ist ein ultrastabiler Spektrograph für den Coudé-kombinierten Fokus des VLT. Mit seinen beispiellosen Fähigkeiten (Auflösung bis zu fi 200.000, Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm Zentimeter-pro-Sekunde-Präzision bei der Wellenlängenkalibrierung) ist ESPRESSO ein Paradebeispiel für das sich jetzt verbreitende wissenschaftliche Maschinenkonzept: ein vollständig integriertes System, das sorgfältig entwickelt wurde, um direkte wissenschaftliche Messungen der Daten innerhalb von Minuten nach Durchführung der Beobachtungen durchführen. Dieser Ansatz wird durch die sehr spezifischen wissenschaftlichen Fälle des Instruments motiviert (Suche nach terrestrischen Exoplaneten mit der Radialgeschwindigkeitsmethode, die die Variation von Fundamentalkonstanten unter Verwendung der spektralen Signaturen des intergalaktischen Mediums misst) und wird durch ein spezielles Werkzeug für spektrale Analyse, die Datenanalysesoftware oder DAS, die sowohl auf Stern- als auch auf Quasarspektren ausgerichtet ist. In diesem Artikel beschreiben wir die Eigenschaften und Leistungen des DAS mit besonderem Schwerpunkt auf den neuartigen Algorithmen für die Stern- und Quasaranalyse (kontinuierliche Anpassung und Interpretation der Absorptionsmerkmale).

Verfahren Artikel | 15. Juli 2016

Proz. SPIE. 9910, Observatoriumsbetrieb: Strategien, Prozesse und Systeme VI

SCHLÜSSELWÖRTER: Observatorien, Teleskope, Spektrographen, Astronomie, Sonne, Datenbanken, Datenarchivsysteme, Weltraumteleskope, Luftfeuchtigkeit, Evolutionäre Algorithmen

Der aktuelle E-ELT-Instrumentierungsplan sieht einen hochauflösenden Spektrographen vor, der konventionell als HIRES bezeichnet wird und dessen Phase-A-Studie 2016 begonnen hat. Ein internationales Konsortium (entstanden aus der bestehenden "HIRES-Initiative") führt eine Vorstudie eines modularen E-ELT-Instruments durch in der Lage, hochauflösende Spektroskopie (R

100.000) in einem breiten Wellenlängenbereich (0,37-2,5 &mum). Für die Ziele der Datenaufbereitung (die sowohl die Reduktions- als auch die Analyseverfahren umfasst) wurde ein End-to-End-Ansatz verfolgt, um mit einem kohärenten Satz interaktiver, ordnungsgemäß validierter Softwaremodule wissenschaftliche Informationen direkt aus den Beobachtungen zu extrahieren. Dieser Ansatz wird durch die spezifischen wissenschaftlichen Ziele des Instruments begünstigt, die beispiellose Anforderungen an die Messgenauigkeit und Genauigkeit stellen. In diesem Beitrag stellen wir die für die HIRES-Wissenschaftssoftware vorgesehene Architektur vor, aufbauend auf den Erkenntnissen aus der Entwicklung der Datenanalysesoftware für den ultrastabilen ESPRESSO-Spektrographen für das VLT.

Verfahren Artikel | 6. August 2014

Proz. SPIE. 9147, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie V

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spektrographen, Sterne, Kameras, Sensoren, Kalibrierung, Spektroskopie, Kollimatoren, Spektralauflösung, Galaktische Astronomie

Der aktuelle Instrumentierungsplan für das E-ELT sieht einen hochauflösenden Spektrographen vor, der konventionell als HIRES bezeichnet wird. HIRES basiert auf der Untersuchung von extrasolaren Planetenatmosphären, Pop-III-Sternen und fundamentalen physikalischen Konstanten und soll Beobachtungsmodi mit hoher Auflösung (bis zu R=150000) und großem Spektralbereich (von der blauen Grenze bis zum K Band) nützlich für eine große Reihe von wissenschaftlichen Fällen, die ausschließlich vom E-ELT bearbeitet werden können. In diesem Papier stellen wir die Lösung für HIRES vor, die von der "HIRES-Initiative" vorgesehen ist, der 2013 gegründeten internationalen Zusammenarbeit, um ein HIRES auf E-ELT zu verfolgen.

Verfahren Artikel | 6. August 2014

Proz. SPIE. 9149, Observatoriumsbetrieb: Strategien, Prozesse und Systeme V

SCHLÜSSELWÖRTER: Lichtwellenleiter, Observatorien, Spektrographen, Sterne, Sensoren, Kalibrierung, Exoplaneten, ladungsgekoppelte Geräte, Planeten, Absorption

Der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectral Observations (ESPRESSO) ist ein extrem stabiler hochauflösender Spektrograph, der derzeit am Paranal-Observatorium im ESO VLT Combined Coudé Laboratory (CCL) aufgestellt werden soll. Mit seinen bahnbrechenden Eigenschaften (Auflösung bis ∼200.000 Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm Zentimeter-pro-Sekunde-Präzision bei der Wellenlängenkalibrierung) und seinen sehr spezifischen wissenschaftlichen Fällen (Suche nach terrestrischen Exoplaneten mit der Radialgeschwindigkeitsmethode Messung der Variation von Fundamentalkonstanten durch Beobachtungen von QSO-Spektren) soll ESPRESSO eine echte "Wissenschaftsmaschine" sein, ein Instrument, dessen Datenfluss-Subsysteme vollständig integriert entwickelt wurden, um wissenschaftliche Ergebnisse direkt aus Beobachtungen zu extrahieren. Zu diesem Zweck wird ein End-to-End-Operationsschema durch eine maßgeschneiderte Beobachtungsstrategie, Beobachtungsvorbereitung, Datenreduktion und Datenanalysetools angemessen in Angriff genommen. Das Softwaredesign hat die finale Designprüfung der ESO im Mai 2013 erfolgreich bestanden und befindet sich nun in der Entwicklungsphase. In diesem Beitrag präsentieren wir das endgültige Design für das ESPRESSO-Datenflusssystem (DFS) mit einigen Einblicken in die neuen Konzepte und Algorithmen, die für die Beobachtungsstrategie/-vorbereitung und Datenreduktion/-analyse eingeführt werden. Schließlich werden Besonderheiten und Herausforderungen beschrieben, die erforderlich sind, um das ESPRESSO DFS an das bereits bestehende ESO/VLT DFS-Framework anzupassen.

Verfahren Artikel | 28. Juli 2014

Proz. SPIE. 9147, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie V

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spiegel, Spektrographen, Optikdesign, Prismen, Linsen, Chrom, Steuerungssysteme, Optikfertigung, Atmosphärische Optik

ESPRESSO ist ein fasergespeister, kreuzdispergierter, hochauflösender Echelle-Spektrograph. Als erster Zweck von ESPRESSO, einen wettbewerbsfähigen und innovativen hochauflösenden Spektrographen zu entwickeln, um das VLT (Very Large Telescope) voll auszuschöpfen und neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu ermöglichen, ist es wichtig, das VLT-Array-Konzept unter Berücksichtigung der Notwendigkeit zu entwickeln, die höchsten Stabilität unter Beibehaltung der besten Effizienz. Dieser hochauflösende ultrastabile Spektrograph wird im VLT am Combined Coudé Laboratory (CCL) installiert, gespeist von vier Coudé-Zügen, die das Licht von den Nasmyth-Plattformen der vier VLT-Einheitsteleskope zum CCL bringen. ESPRESSO wird die Effizienz moderner Echelle-Spektrographen mit extremer Radialgeschwindigkeits-Präzision kombinieren. Gegenüber seinem Vorgänger HARPS wird es einen Gewinn von zwei Größenordnungen erreichen, und die instrumentelle Radialgeschwindigkeitspräzision wird auf cm/s-Niveau verbessert. Dank seiner Fähigkeit, das Licht der 4 UTs inkohärent zu kombinieren, bietet ESPRESSO neue Möglichkeiten in verschiedenen Bereichen der Astronomie. Der Coudé-Zug besteht aus einer Reihe von Prismen, Spiegeln und Linsen, um eine Pupille und ein Bild in der CCL zu liefern, einschließlich eines atmosphärischen Dispersionskompensators. Die Verwendung von hauptsächlich refraktiver Optik und Total Internal Reflection hat den Vorteil des inhärent höheren Durchsatzes, insbesondere im blauen Bereich des Spektrums. In diesem Papier stellen wir das Design des Coudé-Zuges, die Entwicklung des Konzepts bis zur Herstellungsphase, seine Hauptmerkmale und Leistungen vor und beschreiben seine Subsysteme: optische, mechanische und Steuerungselektronik und Software.

Verfahren Artikel | 25. Juli 2014

Proz. SPIE. 9152, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie III

SCHLÜSSELWÖRTER: Optische Fasern, Teleskope, Spektrographen, Elektronik, Schalter, Sensoren, Kalibrierung, Steuerungssysteme, Photonische integrierte Schaltkreise, Bewegungssteuerungen

ESPRESSO ist ein ultrastabiler fasergespeister Spektrograph, der entwickelt wurde, um das Licht von bis zu 4 Einheitsteleskopen des ESO VLT inkohärent zu kombinieren. Vom Nasmyth-Fokus jedes Teleskops wird das Licht über einen optischen Pfad von den Coudé Train-Subsystemen zur Front-End-Einheit im kombinierten Coudé-Labor geleitet. Das Front End besteht aus einem Arm für jedes Teleskop und hat die Aufgabe, das einfallende Licht nach einem Kalibrierungsprozess in die Spektrographenfasern zu leiten. Um diese Vorgänge durchzuführen, sind eine Vielzahl von Funktionen vorgesehen, wie motorisierte Bühnen, Lampen, digitale und analoge Sensoren, die in Verbindung mit speziellen technischen CCDs (zwei pro Arm) es ermöglichen, den einfallenden Strahl auf das Niveau zu stabilisieren, das für die Nutzung des ESPRESSO needed erforderlich ist wissenschaftliche Anforderungen. Das Ziel der Instrument Control Electronics besteht darin, alle Funktionen im kombinierten Coudé-Labor und den Spektrographen selbst richtig zu steuern. Es basiert vollständig auf einer verteilten SPS-Architektur und verzichtet auf diese Weise auf die VME-basierte Technologie, die zuvor für die ESO-VLT-Instrumente verwendet wurde. In diesem Papier werden wir die ESPRESSO Instrument Control Electronics Architektur beschreiben, wobei wir uns auf das verteilte Layout und seine Schnittstellen mit den anderen ESPRESSO Subsystemen konzentrieren.

Verfahren Artikel | 24. Juli 2014

Proz. SPIE. 9147, Boden- und luftgestützte Instrumentierung für die Astronomie V

SCHLÜSSELWÖRTER: Teleskope, Spiegel, Spektrographen, Kameras, Sensoren, Weltraumteleskope, Mikrospiegel, digitale Mikrospiegelgeräte, Molybdän, Spektroskope

Die astronomische Infrarot-Instrumentierung der nächsten Generation für bodengestützte und Weltraumteleskope könnte auf programmierbaren MOEMS-Spaltmasken für die Multi-Objekt-Spektroskopie (MOS) basieren. Diese astronomische Technik wird ausgiebig verwendet, um die Entstehung und Entwicklung von Galaxien zu untersuchen. Wir entwickeln ein 2048x1080 Digital-Micromirror-Device-based (DMD) MOS-Instrument, das auf dem Galileo-Teleskop montiert und BATMAN genannt wird. Ein zweiarmiges Instrument wurde entwickelt, um parallele Bildgebungs- und Spektroskopiefunktionen bereitzustellen. Das Sichtfeld (FOV) beträgt 6,8 Bogenminuten x 3,6 Bogenminuten mit einer Plattenskala von 0,2 Bogensekunden pro Mikrospiegel. Der Wellenlängenbereich liegt im sichtbaren Bereich und die spektrale Auflösung beträgt R=560 für 1 Bogensekunde Objekt (typische Spaltgröße). Die beiden Arme werden 2k x 4k CCD-Detektoren haben. ROBIN, ein BATMAN-Demonstrator, wurde konzipiert, realisiert und integriert. Es ermöglicht die Bestimmung des Instrumentenintegrationsverfahrens, einschließlich der Integration von Optik und Mechanik, des Ausrichtungsverfahrens und der optischen Qualität. Erste Bilder und Spektren wurden aufgenommen und vermessen: Typische Spotdurchmesser liegen innerhalb von 1,5 Detektorpixeln, und Spektren, die von einem Mikrospiegelspalt erzeugt werden, werden mit dieser optischen Qualität über den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich angezeigt. Beobachtungsstrategien werden für die wissenschaftliche Optimierungsstrategie über das gesamte Sichtfeld untersucht und demonstriert. BATMAN on the sky ist von größter Bedeutung, um die tatsächliche Leistung dieser neuen Familie von MOS-Instrumenten zu charakterisieren und die Betriebsabläufe an astronomischen Objekten zu untersuchen. Dieses Instrument wird Mitte 2015 auf dem Telescopio Nazionale Galileo platziert.

Verfahren Artikel | 18. Juli 2014

Proz. SPIE. 9152, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie III

SCHLÜSSELWÖRTER: Observatorien, Teleskope, Schaltungen, Sensoren, Schnittstellen, Steuerungssysteme, CCD-Kameras, Kuppeln, Telekommunikation, Photonische integrierte Schaltkreise

Ein Celestron C14-Teleskop, das mit einer paramount ME-Robotermontierung ausgestattet ist, wird für die Öffentlichkeitsarbeit am Standort Basovizza des INAF-Astronomischen Observatoriums von Triest eingesetzt. Obwohl das Teleskop vollständig ferngesteuert werden könnte, erfordert die Steuerung der Instrumente und die Bewegung des Hauptmotors der Kuppel die physische Anwesenheit eines Bedieners. Um diese Einschränkung zu überwinden, wurde das vorhandene Steuerungssystem mit einer Beckhoff-SPS aufgerüstet, um die Fernsteuerung der gesamten Instrumentierung einschließlich der Verwaltung des neu installierten Wettersensors und des Zugangs zum Teleskopbereich zu ermöglichen. Unter Ausnutzung der typischen Dezentralisierungsmerkmale einer SPS-basierten Lösung werden die SPS-Module entsprechend der zu steuernden Funktion in zwei verschiedene Racks platziert. Für die Kommunikation zwischen Benutzer und Instrumentierung wird ein Webinterface verwendet. Die Architektur dieses Kontrollsystems wird in diesem Beitrag detailliert vorgestellt.

Verfahren Artikel | 18. Juli 2014

Proz. SPIE. 9152, Software und Cyberinfrastruktur für die Astronomie III

SCHLÜSSELWÖRTER: Observatorien, Spektrographen, Kameras, Sensoren, Quanteneffizienz, Kontrollsysteme, CCD-Kameras, ladungsgekoppelte Geräte, Computerarchitektur, Kommerzielle Standardtechnologie