Verbundprojekt 05A2021 - ELT-MOS: Vorläufiges Design für den ELT Multi-Objekt Spektrographen

Abstract

Die astrophysikalische Forschung ist für Beobachtungen des Universums auf leistungsfähige Instrumente an Großteleskopen angewiesen. Diese Instrumente sind meistens spezialisierte Unikate für bestimmte wissenschaftliche Zielsetzungen. Die Entwicklung dieser Geräte ist langwierig, komplex und erfolgt oft an den Grenzen dessen, was technologisch machbar ist. Auf diese Weise profitiert die Astronomie einerseits von neuen Technologien und treibt andererseits die Entwicklung in Hard- und Software voran. Dafür bedarf es der Zusammenarbeit zwischen mehreren Instituten in internationalen Konsortien und industriellen Partnern in der Optik, Photonik, Mechanik und (Detektor-)Elektronik. Durch die Mitgliedschaft in der Europäischen Südsternwarte (ESO) hat Deutschland einen Zugang zu den weltweit führenden bodengebundenen Observatorien für optische und nah-infrarote Beobachtungen. Dies ist zum einen das seit 25 Jahren sehr erfolgreich arbeitende Very Large Telescope (VLT) auf dem Cerro Paranal, und zum anderen das im Bau befindliche Extremely Large Telescope (ELT) auf dem Cerro Armazones, beide in Chile. Mit einem Hauptspiegeldurchmesser von 39 Metern wird das ELT das größte Teleskop der Welt für den optischen und Nah-Infrarot-Bereich sein. Mit einem konsequent auf adaptive Optik (AO) ausgelegten optischen Design wird das ELT beugungsbegrenzte Bilder mit einer enormen lichtsammelnden Fläche liefern und damit bislang für konventionelle Teleskope unerreichbare Parameterräume für Beobachtungen erschließen. Die hohe Winkelauflösung, verbunden mit der großen lichtsammelnden Fläche, bedeutet eine Alleinstellung des ELT für Bildgebung und Spektroskopie im weltweiten Vergleich. Die Entwicklung eines Multi-Objekt Spektrographen (MOS) für das ELT ist eines der fünf geplanten Instrumentierungsprojekte seitens der Europäischen Südsternwarte. Ein Konsortium aus europäischen Instituten hat das MOSAIC Konzept entwickelt, welches von der ESO für den ELT-MOS ausgewählt wurde. MOSAIC kombiniert verschiedene Beobachtungsmodi, einerseits werden mittels Multi-Objekt Spektroskopie hunderte von Sternen bzw. Galaxien im optischen und im infraroten Spektralbereich gleichzeitig beobachtet, des Weiteren wird MOSAIC bildgebende Spektroskopie mittels Integral-Feldeinheiten ermöglichen. Für alle Modi werden optische Glasfasern benötigt, welche das Licht von der Fokalebene des Teleskops zu den Spektrographen leiten. Die Entwicklung und der Bau des optischen Glasfasersystems ist das technische Arbeitspaket des AIP, basierend auf seiner Expertise mit diversen Vorläufer-Instrumenten. Die wissenschaftlichen Themen für solch einen Spektrographen sind vielfältig, aber vor allem geht es um die Detektion und Analyse der ältesten Sterne und der entferntesten Galaxien im Universum, und deren Entwicklung über die kosmischen Zeitskalen hinweg. Datei-Upload durch TIB