Himmelshelligkeit-Messungen in Lenghu: Erste Einblicke

Helle Himmel können es Astronomen schwer machen, schwächere Sterne und Himmelsobjekte zu entdecken. Deshalb sind Orte mit schwacher Himmelshelligkeit wichtig für bodengestützte Beobachtungen. Lenghu, das auf dem tibetischen Plateau in China liegt, gilt als super Ort für astronomische Arbeiten, besonders wegen seiner dunklen Himmel, die bei optischen Beobachtungen helfen. In diesem Artikel teilen wir einige erste Erkenntnisse von unseren Messungen der Himmelshelligkeit im nahen Infrarotbereich in Lenghu.

#Bedeutung der Himmelshelligkeit

Die Himmelshelligkeit beeinflusst, wie gut bodengestützte Teleskope schwache Quellen im Universum erkennen können. Für diejenigen, die sowohl in der nahen Infrarot- als auch in der optischen Astronomie arbeiten, haben gute Standorte in der Regel klare Himmel, minimalen Lichtinterferenzen und eine niedrige Himmelshelligkeit. Die Helligkeit des Himmels kann das Signal-Rausch-Verhältnis bei der Beobachtung schwacher Objekte stark beeinflussen. Im nahen Infrarot kann der Himmel viel heller sein als im optischen Bereich. Daher ist es wichtig, zuverlässige Messungen der Himmelshelligkeit im nahen Infrarot an neu identifizierten Orten wie Lenghu zu erhalten. Diese Messungen liefern wertvolle Daten, um zukünftige Beobachtungen zu planen.

#Faktoren, die die Himmelshelligkeit beeinflussen

Im nahen Infrarot stammt die Himmelshelligkeit hauptsächlich von integriertem Sternglanz, zodiakalem Licht und OH-Luftglühen, einer Art Licht, die durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre erzeugt wird. Das OH-Luftglühen kann einen erheblichen Unterschied machen und oft die anderen Quellen überdecken. Daher ist es wichtig zu verstehen, wie die Helligkeit sich im Laufe der Zeit und des Raums aufgrund verschiedener Faktoren ändern kann.

#Himmelsüberwachung in Lenghu

Lenghu wird als Top-Standort für Astronomie hervorgehoben, mit mehreren vorteilhaften Eigenschaften wie stabiler Luft und klaren Himmeln. Bis jetzt wurden jedoch keine Messungen der Himmelshelligkeit im nahen Infrarot in dieser Gegend durchgeführt. Dieses Fehlen von Daten war eine Lücke für die weitere astronomische Entwicklung am Standort. Um diese Lücke zu füllen, haben wir ein langfristiges Projekt gestartet, um die Himmelshelligkeit in nahen Infrarotbändern zu messen.

Die Überwachung begann im Januar 2024 und wird über einen längeren Zeitraum fortgesetzt. Diese Daten werden helfen, die Himmelshelligkeit im nahen Infrarot in Lenghu zu verstehen und Einblicke zu bieten, die für geplante Teleskope an diesem Standort nützlich sein könnten.

#Geräte und Methoden

Um Daten zu sammeln, haben wir ein Teleskop zusammen mit einer Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs) Kamera verwendet. Diese Kamera kann Licht im nahen Infrarotspektrum erfassen, speziell in den für unsere Studien wichtigen Bereichen. Wir haben unsere Ausrüstung auf dem Saishiteng-Berg aufgestellt, der 3.850 Meter über dem Meeresspiegel liegt.

Wir haben unser Teleskop direkt nach oben gerichtet, um die Helligkeit am Zenit zu messen. Die Wahl der richtigen Belichtungszeit war entscheidend, daher haben wir sie auf drei Sekunden eingestellt. Diese Zeit hilft, Fehler bei der Messung der Helligkeit aufgrund von verringernden Sternen oder Sättigung durch hohe Lichtlevels zu vermeiden. Wir haben die Himmelshelligkeit überwacht, als die Sonne unter -7 Grad war.

#Bildbearbeitung

Nachdem wir die Bilder gesammelt hatten, mussten wir sie sorgfältig verarbeiten. Dazu gehörte das Entfernen unerwünschter Geräusche wie Bias und Dunkelstrom sowie die Korrektur von Beleuchtungsveränderungen im Bild. Der Dunkelstrom, das Rauschen, das von der Kamera selbst erzeugt wird, kann je nach Temperatur variieren. Um genaue Messungen der Himmelshelligkeit zu erhalten, mussten wir die Dunkelstromwerte mit den tatsächlichen Beobachtungen abgleichen.

Wir haben spezielle Software verwendet, um die Bilder zu analysieren und Daten über die Sterne in unseren Blickfeldern zu extrahieren. Wir haben die erfassten Sterne mit einem bekannten Katalog abgeglichen, um unsere Ergebnisse genau auszurichten. Dieser Prozess ist wichtig, um sicherzustellen, dass unsere Helligkeitsmessungen zuverlässig sind.

#Erste Ergebnisse

Während unserer ersten Messungen in den nahen Infrarotbändern haben wir verfolgt, wie sich die Helligkeitsniveaus über die Nacht hinweg änderten. Wir bemerkten, dass an klaren Nächten ohne Mond die Helligkeit nach Sonnenuntergang stabilisierte. Im Laufe der Nacht blieb die Helligkeit konstant, bis sie mit der Ankunft der Dämmerung wieder anstieg.

Umgekehrt war an bewölkten Nächten die Helligkeit niedriger, was darauf hinweist, dass die Bewölkung das Licht vom Himmel blockiert. Wir haben Daten von mehreren Nächten zusammengetragen, um die Helligkeit vor und nach dem Sonnenuntergang zu analysieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Helligkeit tendenziell allmählich nach Sonnenuntergang abnimmt und kurz vor Sonnenaufgang wieder langsam ansteigt.

In unseren Beobachtungen variierte die Helligkeit im nahen Infrarotbereich erheblich, was darauf hindeutet, dass wir nützliche Daten sammeln, die mit Ergebnissen anderer hochwertiger astronomischer Standorte weltweit verglichen werden können.

#Variationen in der Himmelshelligkeit

Unsere Forschung ergab, dass die Umgebung eine wichtige Rolle dabei spielt, wie die Himmelshelligkeit variiert. Zum Beispiel sinkt die Himmelshelligkeit nach Sonnenuntergang weiter, bis sie etwa fünf Stunden später ein stabiles Niveau erreicht. Dies ist anders als im optischen Bereich, wo die Werte schneller stabilisieren und sich vorhersehbarer ändern.

Wir fanden auch klare Muster darin, wie die Himmelshelligkeit eine Stunde vor Sonnenaufgang zu steigen beginnt. Dieses Verhalten, zusammen mit der Art und Weise, wie sich die Helligkeit während einer einzigen Nacht ändert, kann uns helfen, die Eigenschaften des nahen Infrarots besser zu verstehen.

#Vergleich der Himmelshelligkeitsniveaus

Basierend auf unseren ersten Ergebnissen zeigen die Himmelshelligkeitsniveaus in Lenghu vielversprechende Ergebnisse. Unsere Messungen deuten darauf hin, dass die Himmelshelligkeit im nahen Infrarot in Lenghu ähnlich ist wie an anderen renommierten astronomischen Beobachtungsstandorten. Dieser Vergleich ist wertvoll, da er das Potenzial von Lenghu für qualitativ hochwertige astronomische Beobachtungen unterstreicht.

Der Hauptbeiträger zur Himmelshelligkeit in unseren gemessenen Bändern ist stets das OH-Luftglühen, das erheblich variieren kann, abhängig von mehreren Faktoren, einschliesslich atmosphärischen Bedingungen und sogar solarer Aktivität.

#Zukünftige Pläne

Im Juni 2024 planen wir, ein 80 cm nahes Infrarot-Teleskop in Lenghu einzuführen. Dieses Teleskop wird in den Bändern arbeiten, die wir derzeit überwachen, und uns ermöglichen, unsere Beobachtungen weiterzuführen und mehr Daten über die Himmelshelligkeit im nahen Infrarot zu sammeln. Diese langfristige Forschung wird uns helfen, ein klareres Bild davon zu erstellen, wie sich die Himmelshelligkeit im Laufe der Zeit und unter verschiedenen Bedingungen verändert.

Wir glauben, dass fortlaufende Messungen helfen werden, die Lücken in unserem Wissen über den nahen Infrarot-Himmel zu schliessen. Diese Daten werden künftige Planungen und Operationen von Teleskopen leiten, um sicherzustellen, dass Astronomen das hervorragende Beobachtungspotential in Lenghu optimal nutzen können.

#Fazit

Die Messung der Himmelshelligkeit im nahen Infrarot ist ein wichtiger Teil, um effektive astronomische Beobachtungen zu gewährleisten, besonders an Standorten wie Lenghu. Unsere ersten Ergebnisse zeigen, dass dieser Standort grosses Potenzial für zukünftige astronomische Arbeiten hat. Die laufende Sammlung und Analyse der Himmelshelligkeit wird nicht nur aktuellen Studien zugutekommen, sondern auch zukünftige Teleskopoperationen und -planungen unterstützen. Wenn wir weitermachen, freuen wir uns darauf, weitere Erkenntnisse zu teilen, die eine bedeutende Rolle im Bereich der Astronomie spielen könnten.