Behaupten Sie, dass Teleskope der 30-m-Klasse eine Auflösung haben werden, die der von Hubble weit überlegen ist: stimmt das?

Dieser Artikel behauptet, dass das Giant Magellan Telescope (GMT, Nummer 4 in der Liste) eine 10-mal bessere Auflösung als Hubble haben wird, während das Thirty Meter Telescope (TMT, Nummer 3 in der Liste) eine 12-mal bessere Auflösung haben wird als die von Hubble. Das sind Behauptungen, die ich nicht glauben kann.

Eine einfache Anwendung beispielsweise des Raleigh-Kriteriums ( θ = 1.22   λ / D ), wo θ ist die Winkelauflösung des Teleskops, λ die Wellenlänge des fraglichen Lichts ist, und D der Durchmesser des Teleskops ist, würde zeigen, dass ein Vergleich zwischen Winkelauflösungen so einfach ist wie der Vergleich der Durchmesser der Teleskopöffnungen. Hubbles Spiegel ist 2,4 m; Im Vergleich mit dem 24,5-m-GMT und dem 30-m-TMT sehen wir, dass der GMT die 10,2-fache Winkelauflösung von Hubble hat, während der TMT die 12,5-fache Winkelauflösung von Hubble hat. Ich denke, eine ähnliche Berechnung wie die, die ich beschrieben habe, ist, wie der oben verlinkte Artikel zu den Zahlen kam, die sie über die Winkelauflösung dieser Teleskope im Vergleich zu Hubble gemacht haben.

Das Raleigh-Kriterium gilt jedoch nur für Teleskope, die an ihrer Beugungsgrenze arbeiten. Weltraumteleskope (wenn sie gut konstruiert und richtig gebaut sind) können nahe an der Beugungsgrenze arbeiten (vielleicht sogar an der Beugungsgrenze). Bodengestützte Teleskope sind jedoch in der Winkelauflösung durch die Atmosphäre begrenzt, was die Auflösung an den besten Standorten auf der Erde bestenfalls auf etwa eine Bogensekunde begrenzt. Daher haben GMT und TMT selbst keine bessere Bildauflösung als Hubble.

Meine Frage ist dann, ob dieser Artikel richtig ist (möglicherweise aus einem der Gründe, die ich unten aufführe) oder ob dieser Artikel anscheinend das Raleigh-Kriterium für die Winkelauflösung naiv angewendet hat, ohne darüber nachzudenken, wie die Atmosphäre die Auflösungsfähigkeiten beeinflussen wird diese großen bodengestützten Teleskope.

Mögliche Gründe, warum der Artikel noch richtig sein könnte:

  • Adaptive Optik, eine sich entwickelnde Technologie, die es Teleskopen ermöglicht, Verzerrungen des von der Atmosphäre erzeugten Bildes zu korrigieren. Vielleicht haben GMT und TMT sehr ausgefallene adaptive Optiksysteme.
  • Eine andere Technik, wie Speckle Imaging oder Lucky Imaging.
  • Der Artikel könnte sich eher auf die spektrale Auflösung als auf die Winkelauflösung (oder Bildauflösung) beziehen. Das Erzielen einer guten spektralen Auflösung ist jedoch ebenso die Aufgabe des Spektralinstruments wie des Teleskops, daher betrachte ich die "spektrale Auflösung" nicht als eine inhärente Eigenschaft eines Teleskops.
Ja, weil beugungsbegrenzte Bildgebung mit adaptiver Optik möglich wird. Dies ist derzeit im Sichtbaren sehr schwierig, so dass möglicherweise Gleiches nicht mit Gleichem verglichen wird.
Lucky Imaging ist natürlich immer möglich, funktioniert aber meiner Meinung nach bei sehr großer Blende nicht so gut.

Antworten (3)

Adaptive Optik, wie es auf der GMT-Website heißt :

Einer der anspruchsvollsten technischen Aspekte des Teleskops ist die sogenannte „adaptive Optik“. Die Sekundärspiegel des Teleskops sind tatsächlich flexibel. Unter jeder sekundären Spiegelfläche befinden sich Hunderte von Aktuatoren, die die Spiegel ständig anpassen, um atmosphärischen Turbulenzen entgegenzuwirken. Diese Aktuatoren, die von fortschrittlichen Computern gesteuert werden, verwandeln funkelnde Sterne in klare, stetige Lichtpunkte. Auf diese Weise wird das GMT Bilder liefern, die zehnmal schärfer sind als das Hubble-Weltraumteleskop.

und auf der TMT- Website:

Zusätzlich zur Bereitstellung der neunfachen Sammelfläche der derzeit größten optischen/infraroten Teleskope (der 10-Meter-Keck-Teleskope) wird TMT mit adaptiven Optiksystemen verwendet, um eine beugungsbegrenzte Leistung zu ermöglichen, dh die beste Optik der System theoretisch bereitstellen kann. Dies wird eine beispiellose räumliche Auflösung mit hoher Empfindlichkeit liefern, die mehr als 12-mal schärfer ist als das, was das Hubble-Weltraumteleskop erreicht. Für viele Anwendungen ergeben beugungsbegrenzte Beobachtungen Empfindlichkeitsgewinne, die wie der Durchmesser des Spiegels in der vierten Potenz skalieren, sodass diese Größenzunahme erhebliche Auswirkungen hat.

Und vergleichen sie Gleiches mit Gleichem – dh die Leistung bei UV/optischen Wellenlängen?
Mindestens eine der Sites sagt von UV bis IR IIRC, warum nicht selbst nachsehen, was sie sagen.
Offensichtlich kann ein bodengestütztes Teleskop nicht sehen, wo die Atmosphäre fast undurchsichtig ist. Es kann also nicht für das Auge unsichtbares UV sehen, das unter ~310 nm liegt, und im nahen IR kann es nur in den atmosphärischen Fenstern bei J, H und K sehen. Hubble arbeitet bis hinunter zu 200 nm und hat Filter und a Nah-IR-Spektrometer von 0,8 bis 2,4 nm.

Die Behauptungen, die Sie gesehen haben, beziehen sich auf die Möglichkeit, mit adaptiver Optik nahezu beugungsbegrenzte Bilder zu erzielen.

Beide Teleskope verfügen über Wellenfrontsensoren, die Korrekturen an der Teleskopoptik vornehmen können, indem sie entweder natürliche Leitsterne oder Laserleitsterne verwenden.

Der Vergleich ist jedoch nicht ganz so, wie er scheint. Die AO-Systeme an beiden Teleskopen werden nur im nahen Infrarot betrieben. Das HST arbeitet natürlich über einen breiteren Wellenlängenbereich, vom UV bis zum nahen Infrarot. Im nahen Infrarot werden diese neuen Teleskope also tatsächlich Bilder mit einer Schärfe liefern, die die NIR-Bilder von HST oder JWST bei weitem übertreffen dürften. Es scheint jedoch, dass dies bei sichtbaren Wellenlängen nicht der Fall sein wird.

Gibt es Hinweise darauf, dass aktuelle oder sich entwickelnde AO-Systeme es diesen Teleskopen tatsächlich ermöglichen, nahe der Beugungsgrenze zu arbeiten?
@Joshua, die Technologie funktioniert gut an 8-m-Teleskopen. Ich habe keinen Grund, an den Behauptungen zu zweifeln, dass es an größeren Teleskopen funktioniert.

Die neuesten adaptiven Optiksysteme ermöglichen jetzt beugungsbegrenzte Bilder des 8-Meter-Very-Large-Teleskops im sichtbaren Spektrum. Es scheint also vernünftig, dass dies mit kontinuierlichen Verbesserungen in Zukunft mit größeren Teleskopen möglich sein wird, einschließlich der derzeit geplanten 24-39-Meter-Riesenteleskope:

https://www.eso.org/public/usa/news/eso1824/

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