Kapitel 1: Die Sternabbildung in einem Teleskop



1) Airy- Disc und Beugungsringe


Zunächst einmal wollen wir uns anschauen, welches Abbild ein Parabolspiegel von einem "Sternpunkt" erzeugt. Es ist nicht (wie man vielleicht vermuten würde) einfach wieder ein Sternpunkt. Denn auch ein absolut perfektes Instrument kann nach den Gesetzen der Physik einen Punkt nicht wieder auf einen Punkt abbilden.

Aufgrund von Beugungseigenschaften ist das erzeugte Muster also ein wenig komplizierter, wie wir anhand der nebenstehenden Abbildung gleich sehen werden.

In der Mitte des Abbilds eines Sterns finden wir ein helle runde Fläche, auch "Beugungsscheibchen" oder "Airy- Disc" genannt. Diese Fläche ist von einem Muster aus konzentrischen Ringen umgeben, die nach außen hin schwächer werden - den sogenannten Beugungsringen. Für uns ist an dieser Stelle erst einmal wichtig zu wissen, dass sich im Beugungsscheibchen rund 84% des gesammelten Lichts konzentrieren. Die restlichen 16% entfallen auf die vielen Beugungsringe, die das Airy- Scheibchen umgeben.

Das bedeutet in der Praxis, dass wir bei der Beobachtung eines Sterns meist nur das Beugungsscheibchen wahrnehmen, weil die Beugungsringe zu schwach sind, um deutlich in Erscheinung zu treten. Bei sehr gutem Seeing lässt sich also höchstens noch der erste Ring im Okular erkennen. Ist das Seeing schlecht, so zerfällt der erste Beugungsring oftmals in viele einzelne Segmente und die Ringform geht verloren.

Die Sternhelligkeit definiert sich also im Wesentlichen über die Helligkeit des Airy- Scheibchens oder anders formuliert, über die Lichtmenge, die im Beugungscheibchen gebündelt wird.

2) Teleskopöffnung und Größe der Airy- Disc


Je größer die Teleskopöffnung, desto kleiner das Beugungsscheibchen. Dabei gilt der einfache Zusammenhang: doppelte Öffnung, halb so große Airy- Disc. Die beiden Größen verhalten sich also umgekehrt proportional zueinander.

Wir wollen uns diesen Zusammenhang einmal anhand zweier Teleskope mit 200mm bzw. 500mm Öffnung anschauen und den Anblick des Beugungsscheibchens bei jeweils gleicher Vergrößerung simulieren. Das Beugungsscheibchen des 500mm Teleskops (rechts) sollte um den Faktor 2.5 kleiner sein - was es auch ist.



Diese einfache Korrelation ist auch der Grund, warum man mit einem größeren Teleskop engere Doppelsterne trennen kann. Auch diesen Sachverhalt wollen wir anhand eines Doppelsterns mit gleich hellen Komponenten und einem Abstand von 1.0" (Bogensekunden) einmal simulieren. Wir erhalten folgendes Ergebnis:



Während der Doppelstern in einem Teleskop mit 200mm Öffnung gerade noch so getrennt erscheint (die beiden Beugungsscheibchen berühren sich schon), klafft zwischen den beiden Sternen in einem 500mm Teleskop eine große Lücke, so dass es ein leichtes Unterfangen ist, den Stern bei guten Seeingbedingungen zu trennen.