Software für Riesenteleskope aus Österreich

13. Dezember 2009, 12:06
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ESO-Forschungsaufträge zur besseren Analyse astronomischer Beobachtungen

Linz/Wien - Starke Impulse sieht die heimische Forschungslandschaft seit dem Beitritt Österreichs zur Europäischen Südsternwarte (ESO) am 1. Juli 2008. Nun haben WissenschafterInnen der Universitäten Linz, Wien und Innsbruck sowie sowie der Akademie der Wissenschaften zwei Forschungsaufträge erhalten, die im Rahmen der ESO-Beitrittsgebühr vom Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung finanziert werden. Es sind dies zwei Projekte zur besseren Analyse astronomischer Beobachtungen - einerseits für existierende Teleskope, andererseits für den geplanten Bau des European Extremely Large Telescope (E-ELT).

Die in Österreich entwickelten Softwaremodule werden zur Teleskopsteuerung genutzt und als integraler Bestandteil der ESO-Datenreduktionssoftware der internationalen ForscherInnengemeinschaft zur Verfügung stehen, gab die Universität Wien in einer Aussendung bekannt. 

Turbulenzen in der Atmosphäre

Bei der Aufnahme von astronomischen Bildern mit erdgebundenen Teleskopen muss das Licht zunächst die Atmosphäre durchqueren. Dabei kommt es aufgrund von Turbulenzen in der Atmosphäre, die etwa durch Temperaturunterschiede hervorgerufen werden, zu einem Qualitätsverlust der Bilder. Um die Qualität der gemessenen Bilder zu verbessern, wurde 1977 die Adaptive Optik entwickelt, deren Prinzip einfach ist: Das vom Teleskop gesammelte Licht wird auf einen biegbaren Spiegel geleitet. Um die Turbulenzen auszugleichen, wird dieser so deformiert, dass ein bekanntes helles Objekt (Natural Guide Star) als Punkt und damit die Umgebung des bekannten Sterns scharf erscheint.

Die eigentliche Herausforderung ist die Berechnung der optimalen Verbiegung des Spiegels aus dem gemessenen unscharfen Bild. Da sich die Turbulenzen in der Atmosphäre ständig ändern, müssen die Spiegel ständig neu korrigiert werden. Die in Linz entwickelte Software wird vor allem zur Spiegelkorrektur des geplanten E-ELT eingesetzt werden. Das im Oktober 2009 gestartete vierjährige, mit über zwei Millionen Euro dotierte Projekt wird von Ronny Ramlau vom Institut für Industriemathematik der Universität Linz koordiniert.

Korrekte Bildkomposite

Werner Zeilinger von der Universität Wien koordiniert einen ESO-Softwareentwicklungsauftrag zur Erstellung von astrometrisch und photometrisch korrekten Bildkompositen. Auch bei diesem dreijährigen, mit 1,6 Millionen Euro finanzierten Projekt arbeiten mehrere österreichische Forschungsinstitute zusammen. Die an einem Teleskop durch einen elektronischen Detektor aufgenommenen Beobachtungsdaten müssen vielfältig kalibriert und von Bildstörungen befreit werden, bevor sie wissenschaftlich ausgewertet werden können. Die zunehmende Komplexität von Instrumenten und Teleskopen stellt die Analyse von astronomischen Beobachtungsdaten vor neue Herausforderungen, denn die zunehmend größeren Datenmengen müssen im Rahmen der Datenreduktion eine Vielzahl von Korrekturen und Eichungen durchlaufen.

Das Projekt umfasst die Entwicklung von Algorithmen im Rahmen von Softwaremodulen in kritischen Bereichen der Datenreduktion von astronomischen Bildern und Spektren. So werden z.B. Algorithmen zur Erstellung von astrometrisch und photometrisch korrekten Bildkompositen entwickelt, die sich aus einer Vielzahl von Einzelbildern zusammensetzen. Ein zentraler Aspekt ist dabei die Identifikation von schwachen Quellen, die im "verrauschten" Hintergrundsignal enthalten sind. Darüber hinaus werden die Einflüsse der Erdatmosphäre auf astronomische Beobachtungen studiert. Es wird dafür ein dynamisches, an die Wetterbedingungen anpassungsfähiges Modell des Strahlungstransportes durch die Luftschichten erstellt. So werden Absorptionen und Emissionen von Molekülen und Aerosolen exakt beschrieben. (red)

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