Der Name „Teleskop“ deckt eine breite Palette von Instrumenten ab. Die meisten detektieren elektromagnetische Strahlung, aber es gibt große Unterschiede darin, wie Astronomen Licht (elektromagnetische Strahlung) in verschiedenen Frequenzbändern sammeln müssen.
Teleskope können nach den Wellenlängen des Lichts klassifiziert werden, die sie erkennen:
- Röntgenteleskope mit kürzeren Wellenlängen als ultraviolettes Licht
- Ultraviolettteleskope mit kürzeren Wellenlängen als sichtbares Licht
- Optische Teleskope mit sichtbarem Licht
- Infrarotteleskope mit längeren Wellenlängen als sichtbares Licht
- Submillimeter-Teleskope mit Mikrowellenlängen, die länger sind als die des Infrarotlichts
- Radioteleskope mit noch längeren Wellenlängen
Wenn die Wellenlängen länger werden, wird es einfacher, die Antennentechnologie für die Interaktion mit elektromagnetischer Strahlung zu verwenden (obwohl ist möglich, sehr kleine Antenne zu machen). Das nahe Infrarot kann ähnlich wie sichtbares Licht gesammelt werden, jedoch können Teleskope im fernen Infrarot- und Submillimeterbereich eher wie ein Radioteleskop arbeiten. Beispielsweise beobachtet das James Clerk Maxwell-Teleskop Wellenlängen von 3 µm (0,003 mm) bis 2000 µm (2 mm), verwendet jedoch eine Parabolantenne aus Aluminium. Auf der anderen Seite verwendet das Spitzer-Weltraumteleskop, das von etwa 3 µm (0,003 mm) bis 180 µm (0,18 mm) beobachtet, einen Spiegel (reflektierende Optik). Ebenfalls mit reflektierender Optik kann das Hubble-Weltraumteleskop mit Weitfeldkamera 3 im Frequenzbereich von etwa 0,2 µm (0,0002 mm) bis 1,7 µm (0,0017 mm) (von ultraviolettem bis infrarotem Licht) beobachten.
Bei Photonen der kürzeren Wellenlängen, mit den höheren Frequenzen, werden Glanzlichtoptiken anstelle von vollreflektierenden Optiken verwendet. Teleskope wie TRACE und SOHO verwenden spezielle Spiegel, um extremes Ultraviolett zu reflektieren und erzeugen so eine höhere Auflösung und hellere Bilder als sonst möglich. Eine größere Apertur bedeutet nicht nur, dass mehr Licht gesammelt wird, sondern ermöglicht auch eine feinere Winkelauflösung.Teleskope können auch nach Standort klassifiziert werden: Bodenteleskop, Weltraumteleskop oder fliegendes Teleskop. Sie können auch danach klassifiziert werden, ob sie von professionellen Astronomen oder Amateurastronomen betrieben werden. Ein Fahrzeug oder ein permanenter Campus, der ein oder mehrere Teleskope oder andere Instrumente enthält, wird als Observatorium bezeichnet.
| Licht Vergleich | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Name | Wellenlänge | Frequenz (Hz) | Photon Energie (eV) | ||||
| Gammastrahlung | weniger als 0,01 nm | mehr als 10 EHz | 100 keV – 300+ GeV | X | |||
| Röntgen | 0.01 to 10 nm | 30 EHz – 30 PHz | 120 eV to 120 keV | X | |||
| Ultraviolet | 10 nm – 400 nm | 30 PHz – 790 THz | 3 eV to 124 eV | ||||
| Visible | 390 nm – 750 nm | 790 THz – 405 THz | 1.7 eV – 3.3 eV | X | |||
| Infrared | 750 nm – 1 mm | 405 THz – 300 GHz | 1.24 meV – 1.7 eV | X | |||
| Microwave | 1 mm – 1 meter | 300 GHz – 300 MHz | 1.24 meV – 1.24 μeV | ||||
| Radio | 1 mm – km | 300 GHz – 3 Hz | 1.24 meV – 12.4 feV | X | |||
Optical telescopesEdit
Ein optisches Teleskop sammelt und fokussiert Licht hauptsächlich aus dem sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums (obwohl einige im Infrarot- und Ultraviolettbereich arbeiten). Optische Teleskope erhöhen die scheinbare Winkelgröße entfernter Objekte sowie deren scheinbare Helligkeit. Damit das Bild beobachtet, fotografiert, untersucht und an einen Computer gesendet werden kann, arbeiten Teleskope mit einem oder mehreren gekrümmten optischen Elementen, die normalerweise aus Glaslinsen und / oder Spiegeln bestehen, um Licht und andere elektromagnetische Strahlung zu sammeln, um dieses Licht oder diese Strahlung zu einem Brennpunkt zu bringen. Optische Teleskope werden für die Astronomie und in vielen nicht-astronomischen Instrumenten verwendet, darunter: Theodolite (einschließlich Transite), Spektive, Fernrohre, Ferngläser, Kameraobjektive und Ferngläser. Es gibt drei optische Haupttypen:
- Das brechende Teleskop, das Linsen verwendet, um ein Bild zu bilden.
- Das Spiegelteleskop, das eine Anordnung von Spiegeln verwendet, um ein Bild zu bilden.
- Das katadioptrische Teleskop, das Spiegel in Kombination mit Linsen verwendet, um ein Bild zu bilden.
Ein Fresnel-Imager ist ein vorgeschlagenes ultraleichtes Design für ein Weltraumteleskop, das eine Fresnel-Linse verwendet, um Licht zu fokussieren.
Neben diesen optischen Grundtypen gibt es viele Untertypen mit unterschiedlichem optischen Design, die nach ihrer Aufgabe klassifiziert sind, wie Astrographen, Kometensucher und Sonnenteleskope.
radiotelesKope
Radioteleskope sind gerichtete Funkantennen, die typischerweise eine große Schale verwenden, um Radiowellen zu sammeln. Die Schalen bestehen manchmal aus einem leitfähigen Drahtgeflecht, dessen Öffnungen kleiner sind als die beobachtete Wellenlänge.Im Gegensatz zu einem optischen Teleskop, das ein vergrößertes Bild des beobachteten Himmelsflecks erzeugt, enthält eine herkömmliche Radioteleskopschüssel einen einzigen Empfänger und zeichnet ein einziges zeitvariierendes Signal auf, das für die beobachtete Region charakteristisch ist; Dieses Signal kann mit verschiedenen Frequenzen abgetastet werden. In einigen neueren Radioteleskop-Designs enthält eine einzelne Schale ein Array von mehreren Empfängern; Dies wird als Fokalebenen-Array bezeichnet.
Durch das Sammeln und Korrelieren von Signalen, die gleichzeitig von mehreren Gerichten empfangen werden, können hochauflösende Bilder berechnet werden. Solche Multi-Dish-Arrays sind als astronomische Interferometer bekannt und die Technik wird als Apertursynthese bezeichnet. Die ‚virtuellen‘ Aperturen dieser Arrays sind ähnlich groß wie der Abstand zwischen den Teleskopen. Ab 2005 ist die Rekord-Array-Größe ein Vielfaches des Durchmessers der Erde – unter Verwendung von weltraumgestützten VLBI-Teleskopen (Very Long Baseline Interferometry) wie dem japanischen HALCA-Satelliten (Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy) VSOP (VLBI Space Observatory Program).
Die Apertursynthese wird jetzt auch auf optische Teleskope mit optischen Interferometern (Arrays optischer Teleskope) und Aperturmaskierungsinterferometrie an einzelnen Spiegelteleskopen angewendet.
Radioteleskope werden auch zum Sammeln von Mikrowellenstrahlung verwendet, was den Vorteil hat, dass sie die Atmosphäre und interstellare Gas- und Staubwolken passieren können.Einige Radioteleskope werden von Programmen wie SETI und dem Arecibo Observatory verwendet, um nach außerirdischem Leben zu suchen.
Röntgenteleskopenbearbeiten
Röntgenstrahlen sind viel schwieriger zu sammeln und zu fokussieren als elektromagnetische Strahlung mit längeren Wellenlängen. Röntgenteleskope können Röntgenoptiken verwenden, wie Wolter-Teleskope, die aus ringförmigen Spiegeln aus Schwermetallen bestehen, die die Strahlen nur wenige Grad reflektieren können. Die Spiegel sind normalerweise ein Abschnitt einer gedrehten Parabel und einer Hyperbel oder Ellipse. 1952 skizzierte Hans Wolter 3 Möglichkeiten, wie ein Teleskop nur mit dieser Art von Spiegel gebaut werden kann. Beispiele für Observatorien, die diese Art von Teleskop verwenden, sind das Einstein-Observatorium, ROSAT und das Chandra-Röntgenobservatorium. Bis 2010 sind Wolter-fokussierende Röntgenteleskope bis zu Photonenenergien von 79 keV möglich.
Gamma-ray Telescopesbearbeiten
strahlen- und Gammastrahlenteleskope fokussieren nicht vollständig und verwenden codierte Blendenmasken: die Muster des Schattens, den die Maske erzeugt, können rekonstruiert werden, um ein Bild zu bilden.Röntgen- und Gammateleskope werden normalerweise auf erdumlaufenden Satelliten oder hochfliegenden Ballons installiert, da die Erdatmosphäre für diesen Teil des elektromagnetischen Spektrums undurchsichtig ist. Ein Beispiel für diese Art von Teleskop ist das Fermi Gamma-ray Space Telescope.
Der Nachweis von sehr energiereichen Gammastrahlen mit kürzerer Wellenlänge und höherer Frequenz als normale Gammastrahlen erfordert eine weitere Spezialisierung. Ein Beispiel für diese Art von Observatorium ist VERITAS.
Eine Entdeckung im Jahr 2012 könnte die Fokussierung von Gammastrahlenteleskopen ermöglichen. Bei Photonenenergien größer als 700 keV beginnt der Brechungsindex wieder zu steigen.
Andere Arten von Teleskopen
Die Astronomie ist nicht auf die Verwendung elektromagnetischer Strahlung beschränkt. Zusätzliche Informationen können durch Detektion anderer Signale mit Detektoren analog zu Teleskopen erhalten werden. Dies sind:
- Kosmische Strahlenteleskope detektieren kosmische Strahlung und bestehen in der Regel aus einem Array verschiedener Detektortypen, die über eine große Fläche verteilt sind.
- Energetische neutrale Atominstrumente untersuchen die Magnetosphäre verschiedener Körper, indem sie sich schnell bewegende elektrisch neutrale Atome erkennen, die vom Sonnenwind erzeugt werden.
- Neutrinodetektoren, das Äquivalent von Neutrinoteleskopen, die für die Neutrinoastronomie verwendet werden. Sie bestehen aus einer großen Masse von Wasser und Eis, umgeben von einer Reihe von empfindlichen Lichtdetektoren, die als Photomultiplier-Röhren bekannt sind. Die Richtung der Neutrinos wird bestimmt, indem der Weg der durch Neutrinoeinschläge gestreuten Sekundärteilchen aus ihrer Wechselwirkung mit mehreren Detektoren rekonstruiert wird.
- Gravitationswellendetektoren, das Äquivalent von Gravitationswellenteleskopen, werden für die Gravitationswellenastronomie verwendet. Gravitationswellen, die durch heftige Kollisionen im Weltraum verursacht werden, werden durch äußerst präzise Messungen der Längenänderung großer erdgebundener Strukturen nachgewiesen.