Die HESS-Teleskope erforschen den Hochenergie-Himmel

Videocredit und -rechte: Jeff Dai (TWAN), H.E.S.S. Arbeitsgemeinschaft;
Musik: Ibaotu Katalognummer 1044988 (Mit Genehmigung verwendet)

Sie wirken wie moderne mechanische Dinosaurier, doch es sind gewaltige schwenkbare Augen, die den Himmel beobachten. Das Hochenergie-Stereoskopische System (H.E.S.S.) besteht aus vier reflektierende Spiegelteleskope, jeweils 12 Meter groß, diese sind um ein größeres Teleskope mit einem 28-Meter-Spiegel angeordnet.

Die Teleskope wurden so konzipiert, dass sie ein seltsames Flackern in blauem Licht – sogenannte Tscherenkow-Strahlung – aufspüren können. Diese Strahlung entsteht, wenn sich geladene Teilchen etwas schneller bewegen als die Lichtgeschwindigkeit in der Luft. Dieses Licht wird abgestrahlt, wenn ein Gammastrahl von einer fernen Quelle ein Molekül in der Erdatmosphäre trifft und einen Schauer geladener Teilchen auslöst.

H.E.S.S. ist empfindlich für einige Photonen mit sehr hoher Energie (TeV), die das Universum durchqueren. Das System H.E.S.S. ist seit 2003 in Namibia in Betrieb und sucht nach Dunkler Materie. Bisher entdeckte es mehr als 50 Quellen, die energiereiche Strahlung abgeben, zum Beispiel Supernovaüberreste oder die Zentren von Galaxien, die sehr massereiche Schwarze Löcher enthalten.

Die H.E.S.S.-Teleskope wurden im Juni gefilmt. Die Zeitrafferaufnahmen zeigen, wie sie vor dem Hintergrund der Milchstraße und den Magellanschen Wolken schwenken und starren. Gelegentlich zischt ein Satellit im Erdorbit vorbei.

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Perseïden und MAGIC

Das Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) auf dem Roque de los Muchachos auf der Kanarischen Insel La Palma reflektiert den Sternenhimmel und die Perseïden-Meteore.

Bildcredit und Bildrechte: Urs Leutenegger

Am 11. August 2021 reflektierte das Teleskop MAGIC, das aus vielen Spiegeln besteht und einen Durchmesser von 17 Metern hat, den sternklaren Nachthimmel der Europäischen Nordsternwarte am Roque de los Muchachos auf der Kanarischen Insel La Palma.

MAGIC steht für Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov. Die Teleskope sehen die kurzen Lichtblitze, die bei Teilchen-Luftschauern entstehen, wenn energiereiche Gammastrahlen die obere Erdatmosphäre treffen. Wenn das Auge an die Dunkelheit angepasst ist, bieten die Spiegelsegmente eine reizvolle Reflexion von Sternen und Nebeln in der Ebene unserer Milchstraße.

Direkt hinter dem segmentierten Spiegelteleskop liegt tief am Horizont das Sternbild Perseus. An diesem Tag wurden auf der dramatischen Komposit-Nachthimmelslandschaft auch Meteore erfasst, die vom Radianten des jährlichen Perseïden-Meteorschauers ausströmten. Auch dieses Jahr erreicht die Aktivität des Perseïden-Meteorstroms um den 12. August ihren Höhepunkt, doch die Perseïden-Meteore müssen mit dem hellen Licht des Vollmondes wetteifern.

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MAGIC NEOWISE

Hinter den MAGIC-Teleskopen der Europäischen Nordsternwarte auf La Palma steht Komet C/2020 F3 (NEOWISE).

Bildcredit und Bildrechte: Urs Leutenegger

Beschreibung: Die 17 Meter großen MAGIC-Teleskope, die aus vielen Spiegeln bestehen, reflektieren den sternklaren Nachthimmel über der Europäischen Nordsternwarte auf dem Roque de los Muchachos auf der kanarischen Insel La Palma.

MAGIC ist die Abkürzung für Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov; die Teleskope sehen die kurzen Blitze im sichtbaren Licht, die von Teilchenschauern in der Luft erzeugt werden, wenn energiereiche Gammastrahlung auf die obere Erdatmosphäre trifft. Am 20. Juli suchten zwei der drei Teleskope im Bild nach Gammastrahlen aus dem Zentrum unserer Milchstraße. Sie reflektieren die hellen Sterne von Schütze und Skorpion in der Nähe des Zentrums der Galaxis im Südosten.

Hinter der Anordnung aus Spiegelsegmenten und unter dem Großen Wagen steht Komet NEOWISE über dem nordwestlichen Horizont. NEOWISE ist ein Akronym für Near Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer. Das ist der Satellit im Erdorbit, mit dem der Komet mit der Bezeichnung C/2020 F3 entdeckt wurde, aber das wisst ihr ja.

Komet NEOWISE in Bildern: Juli 23 || 22 || 21 || 20 || 19 || 18 || 17 || 16 || 15 || 14 || 13 || 12 || 11 || 10 und früher

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HESS-Teleskope erforschen den Hochenergiehimmel


Videocredit und -rechte: Vikas Chander, H.E.S.S.-Arbeitsgemeinschaft; Musik: Emotive Piano von Immersive Music

Beschreibung: Sie sehen aus wie moderne mechanische Dinosaurier, doch sie sind gewaltige schwenkbare Augen, die den Himmel beobachten. Das Observatorium High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) besteht aus vier 12-Meter-Spiegelteleskopen, die ein größeres Teleskop mit einem 28-Meter-Spiegel umgeben. Sie wurden entwickelt, um seltsames Flackern aus blauem Licht – Tscherenkowstrahlung zu erkennen. Diese wird abgestrahlt, wenn geladene Teilchen sich etwas schneller bewegen, als die Lichtgeschwindigkeit in der Luft beträgt. Das Licht wird ausgesendet, wenn ein Gammastrahl von einer fernen Quelle ein Molekül in der Erdatmosphäre trifft und einen Schauer geladener Teilchen auslöst.

H.E.S.S. ist empfindlich für manche der energiereichsten Photonen (TeV), die das Universum durchkreuzen. H.E.S.S. ist seit 2003 in Namibia in Betrieb, suchte nach Dunkler Materie und entdeckte mehr als 50 Quellen, die energiereiche Strahlung abstrahlen, darunter Supernovaüberreste und die Zentren von Galaxien, die sehr massereiche Schwarze Löcher enthalten. Die H.E.S.S.-Teleskope wurden letzten September in Zeitrafferabläufen fotografiert. Während sie schwenkten und starrten, zischten gelegentlich Satelliten in der Erdumlaufbahn vor unserer Milchstraße und den Magellanschen Wolken vorbei.

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Tscherenkow-Teleskop bei Sonnenuntergang

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit und Bildrechte: Sarah Brands (Universität Amsterdam)

Beschreibung: Am 10. Oktober reflektierte ein neues Teleskop das Licht der untergehenden Sonne. Dieser Schnappschuss zeigt das Observatorium auf dem Roque del Los Muchachos auf der Kanarischen Insel La Palma. Sein segmentierter Spiegel stellt das Bild des schönen Abendhimmels auf den Kopf, oben sind der dunkle Horizont und unten die Farben des Sonnenuntergangs.

Die Spiegelsegmente haben einen Durchmesser von 23 Metern und sind in die offene Struktur des Large Scale Telescope 1 montiert, die als erste Komponente der Tscherenkow-Teleskopanordnung (Cherenkov Telescope Array, CTA) eingeweiht wurde.

Die meisten bodengebundenen Teleskope sind durch die Atmosphäre beeinträchtigt, die Licht weichzeichnet, streut und absorbiert. Doch Tscherenkowteleskope sind so konzipiert, dass sie sehr energiereiche Gammastrahlen aufspüren. Sie brauchen sogar die Atmosphäre für ihre Funktion. Wenn Gammastrahlen auf die obere Atmosphäre treffen, erzeugen sie Luftschauer aus energiereichen Teilchen. Eine große, schnelle Kamera im üblichen Brennpunkt fotografiert die kurzen Blitze im sichtbaren Licht, dem so genannten Tscherenkowlicht, das von den Luftschauerteilchen erzeugt wird. Die Blitze sind ein Hinweis auf den Zeitpunkt der eintreffenden Gammastrahlen sowie ihre Richtung und Energie.

Insgesamt sind für CTA mehr als 100 Tscherenkowteleskope auf der Nord- und Südhalbkugel des Planeten Erde geplant.

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Gammastrahlen und Kometenstaub

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Bildcredit und Bildrechte: Daniel López (El Cielo de Canarias)

Beschreibung: Gammastrahlen und Staub des periodischen Kometen Swift-Tuttle pflügten in der Nacht von 11. auf 12. August durch die Atmosphäre des Planeten Erde. Die Kometenstaubkörnchen schlugen mit etwa 60 Kilometern pro Sekunde ein und erzeugten den bemerkenswert aktiven Perseïden-Meteorstrom dieses Jahres. Das Weitwinkel-Bildkomposit, bei dem die Meteore des Stroms ausgerichtet wurden, zeigt einen Zeitraum von 4,5 Stunden dieser Perseïdennacht. Die im Bild aufleuchtenden Meteorspuren können zum Ursprung des Stroms am Himmel zurückverfolgt werden. Der Radiant in der Milchstraße im Sternbild Perseus zeigt die Richtung zur Bahn des des periodischen Kometen. Kosmische Gammastrahlen, die mit Lichtgeschwindigkeit auf die Erdatmosphäre treffen, erzeugten ebenfalls Schauer – aus energiereichen Teilchen. Wie die Meteorspuren weisen auch sie zu ihrem Ursprung, mithilfe der sogar noch kürzeren Lichtblitze der Teilchen kann man die Richtung des Teilchenstroms am Himmel rekonstruieren, um zum Ursprung der eintreffenden Gammastrahlen zu zeigen. Anders als die Meteore sind die unglaublich schnellen Blitze des Teilchenstroms für das Auge nicht sichtbar. Doch die Hochgeschwindigkeitskameras auf den mehrspiegeligen Schüsseln im Vordergrund können beiden folgen. Die Schüsseln sind MAGIC-Teleskope (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov), sie gehören zu einem erdgebundenen Gammastrahlenobservatorium auf der kanarischen Insel La Palma.

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High Energy Stereoscopic System II (HESS)

Mitten in einer kargen Buschlandschaft steht ein riesiges schwenkbares Teleskop. Der Spiegel wird von einem roten Gerüst gehalten und spiegelt die Landschaft verkehrt herum.

Bild mit freundlicher Genehmigung der H.E.S.S.-Arbeitsgemeinschaft

Im Vordergrund dieses steht das High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) II-Teleskop. Es ist das größte seiner Art. Das Teleskop ist waagrecht geneigt und reflektiert die Landschaft der namibischen Wüste verkehrt herum. Der segmentierte Spiegel ist 24 Meter breit und 32 Meter hoch. Anders gesagt: Die Fläche ist so groß wie zwei Tennisplätze.

H.E.S.S. II ging am 26. Juli erstmals in Betrieb. Nun erforscht es das Universum in extremen Energien. Die meisten erdgebundenen Teleskope mit Linsen und Spiegeln werden durch die schützende Atmosphäre der Erde eingeschränkt. Die Lufthülle streut und absorbiert Licht und wirkt wie ein Weichzeichner für Bilder.

Doch H.E.S.S. II ist ein Tscherenkow-Teleskop. Es wurde gebaut, um Gammastrahlen zu beobachten. Das sind Photonen mit mehr als der 100-Milliarden-fachen Energie von sichtbarem Licht.

Für seine Beobachtungen braucht es die Atmosphäre sogar. Wenn Gammastrahlen auf die obere Atmosphäre treffen, erzeugen sie in der Luft Schauer aus sehr energiereichen Teilchen. Eine riesige Kamera im Brennpunkt des Spiegels zeichnet detailreich die kurzen Blitze im sichtbaren Licht auf. Es ist das sogenannte Tscherenkow-Licht, das durch die Teilchenschauer in der Luft entsteht.

Das H.E.S.S. II-Teleskop arbeitet künftig mit einer Anordnung von vier weiteren 12-Meter-Tscherenkow-Teleskopen zusammen. So entstehen mehrfache stereoskopische Ansichten der Luftschauer. Das lässt Rückschlüsse auf die Energien und die Richtungen der eintreffenden kosmischen Gammastrahlen zu.

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MAGIC-Sternspuren

Hinter einem riesigen Spiegel aus zusammengesetzten Segmenten, die im Freien sind, ziehen zahllose Sterne dicht an dicht ihre Strichspuren. Sie spiegeln sich auch im Teleskopspiegel.

Bildcredit und Bildrechte: Babak Tafreshi (TWAN)

Farbige Strichspuren ziehen auf dieser surrealen Zeitraffer-Himmelslandschaft ihre gekrümmten Bahnen in der Nacht. Sie wurden am Roque de los Muchachos-Observatorium auf der kanarischen Insel La Palma fotografiert.

Die Sternspuren reflektieren die tägliche Rotation der Erde um ihre Achse. Sie spiegeln sich auch in einem der beiden MAGIC-Teleskope, das aus mehreren Spiegeln besteht. Es hat einen Durchmesser von 17 Metern. Das MAGIC-Teleskop (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) spürt Gammastrahlen auf.

Wenn energiereiche Gammastrahlen auf die obere Atmosphäre treffen, erzeugen sie Luftschauer aus energiereichen Teilchen. Diese Luftschauer-Teilchen erzeugen das sogenannte Tscherenkow-Licht. Die Photonen der Tscherenkow-Strahlung haben mehr als die 100-Milliardenfache Energie von sichtbarem Licht.

Eine schnelle Kamera überwacht die Oberfläche aus mehreren Spiegeln. Die Kamera zeichnet die kurzen Blitze der Tscherenkow-Strahlung im sichtbaren Licht detailreich auf. So können Forschende diese Blitze mit kosmischen Quellen in Verbindung bringen, die extreme Gammastrahlen abstrahlen.

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