Neue Instrumente für das europäische Sonnenteleskop
Die Europäische Vereinigung für Sonnenteleskope (European Association for Solar Telescopes, EAST), die im Jahr 2006 von einer Gruppe von Sonnenphysikern aus 14 europäischen Ländern gegründet wurde, zielt darauf ab, den Sonnenphysikern den Zugang zu hochmodernen, hochauflösenden bodengestützten Beobachtungsanlagen zu ermöglichen. Zu diesem Zweck beabsichtigt die EAST, ein der nächsten Generation angehörendes Europäisches Sonnenteleskop mit großer Blendenöffnung zu entwickeln und auf den Kanarischen Inseln zu betreiben. Das EST wird ein Sonnenteleskop der 4-Meter-Klasse sein, das dazu eingesetzt werden soll, die magnetische Kopplung zwischen der tieferen Photosphäre und oberen Chromosphäre eingehender zu verstehen. Dazu werden verbesserte Diagnosemöglichkeiten der thermischen, dynamischen und magnetischen Eigenschaften des Plasmas über viele Größenordnungen unter Einsatz von Mehrfachwellenlängenabbildung, Spektroskopie und Spektropolarimetrie erforderlich sein. Die europäischen Sonnenphysiker sind einstimmig der Auffassung, dass ein Sonnenteleskop der nächsten Generation mit großer Blendenöffnung erforderlich ist, um die Grundprozesse der Plasmaphysik in den oberen Schichten der Sonne weiterführend erklären zu können. Das von EAST unterstützte und von der EU finanzierte Projekt SOLARNET (High-resolution solar physics network) wurde ins Leben gerufen, um sicherzustellen, dass alle europäischen Sonnenphysiker Zugang zu modernsten Anlagen und Datenspeichern erhalten. Gemeinsame Forschungsaktivitäten zielten darauf ab, Werkzeuge und Prototypen für innovative Dateninstrumente und Datenverarbeitung und -zugang zu entwickeln. Europa an der Spitze der Sonnenphysik halten Europa besitzt in praktisch allen Bereichen und Disziplinen und so auch in der Sonnenphysik öffentliche oder private Forschungszentren, die es hochqualifizierten Forscherinnen und Forschern erlauben, modernste Weltklasseforschung zu betreiben. Mehrere europäische Forschungsinstitute haben in der Entwicklung technisch ausgereifter wissenschaftlicher Instrumente höchste Kompetenz erreicht. Dadurch haben sie im Bereich der bodengestützten Beobachtungstechnik einen hohen Bekanntheitsgrad erreicht. Robuste Partnerschaften mit der Industrie tragen auch dazu bei, die Herausforderungen der existierenden und der nächsten Generation der Teleskope zu bewältigen. „Gemeinsam haben die Forscher mit Erfolg eine Reihe innovativer Instrumentenprototypen entwickelt, um die zukünftigen Instrumente des EST zu definieren. Diese Prototypen wurden mithilfe vorhandener Teleskope als Prüfstände entworfen und konstruiert, um ihre Leistungsfähigkeit zu demonstrieren“, sagt Projektkoordinator Manuel Collados. Der Prototyp eines innovativen Wärmeausleiters für das GREGOR-Sonnenteleskop wurde angefertigt. Dieser Wärmeausleiter folgt dem Konzept des für das EST vorgeschlagenen Entwurfs und stellt somit einen Machbarkeitsnachweis für die für diese neue Großanlage vorgeschlagene technische Lösung dar. Eine weitere Projektleistung war die Entwicklung eines Prototyps eines großen, abstimmbaren Fabry-Perot-Interferometers mit einem Durchmesser von 150 mm. Diese Aktivität stellt einen wichtigen Schritt zur Optimierung derartiger Geräte für den Einsatz in Instrumentierungen dar, die auf große Sonnenteleskope wie das EST zugeschnitten sind. Zwei Prototypen von integralen Feldeinheiten, die räumlich aufgelöste Spektren aller Punkte in einer 2D-Region erzielen, wurden für GREGOR und das Schwedische Solarteleskop (Swedish Solar Telescope, SST) konstruiert. Die erste basiert auf einem für GRIS optimierten Image-Slicer - dem GREGOR Infrarotspektrographen. Bei der anderen verwendet man Mikrolinsen, um den TRIPPEL-Spektrographen des SST mit Daten zu speisen. Beide Prototypen wurden an den entsprechenden Teleskopen erfolgreich getestet und man hat diese Konzepte für die EST-Instrumentierung validiert. Ein schnelles Solarpolarimeter wurde zusammen mit einem neuen polarisierenden Strahlenteiler unter Einsatz neuartiger Detektorkonzepte entworfen und getestet. Sonnenphysik in der Big-Data-Ära SOLARNET vereinte alle Wissen aus Daten extrahierenden Kollegen, die mit SOLARNET-Teleskopdaten arbeiten, sowie US-Datenwissenschaftler, die mit Daten in Bezug auf das kommende 4-Meter-Solarteleskop DKIST in Hawaii zu tun haben. Das Projekt arbeitete an der Herstellung der Konsistenz von Daten und gab Leitlinien mit allgemeinen Empfehlungen heraus, damit externe Beobachter ihre Daten leicht reduzieren können, um die nachfolgende Analyse zu erleichtern. „Dank SOLARNET gibt es jetzt moderne Datenpipelines für alle großen europäischen Solarinstrumente“, sagt Collados. Alle Projektaktivitäten brachten europäische und US-amerikanische Sonnenphysiker zusammen, damit eine größtmögliche Gemeinschaft an diesem revolutionären bodengestützten Teleskop teilhaben kann. Bei seiner Realisierung wird dieses bodengestützte 4-Meter-EST die Beobachtung von Sonnenphänomenen mit bislang noch nie erreichter Genauigkeit und Auflösung von einigen zehn Kilometern auf der Oberfläche der Sonne ermöglichen.
Schlüsselbegriffe
European Solar Telescope, Europäisches Sonnenteleskop, European Association for Solar Telescopes, magnetische Kopplung, SOLARNET