Observatorium Wendelstein

Universitäts-Sternwarte München
Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität

Aktuelles

Der Standort Wendelstein

Das Wendelstein-Observatorium des Instituts für Astronomie und Astrophysik der LMU befindet sich auf dem Gipfel des Wendelsteins, eines markanten, 1838 m hohen Berges in den bayerischen Alpen.

Wendelstein Observatorium im Jahr 2001

Nur eine Autostunde (75 km) von München entfernt, läßt sich diese Forschungsstation leicht über eine Seilbahn oder eine Zahnradbahn erreichen, wobei der letzte Aufschwung zum Gipfel im Winter mit Hilfe eines 109 m hohen Berglifts zurückgelegt werden muß. Jahrzehntelang als weltweit bekanntes Sonnenobservatorium im Einsatz, dient diese Station seit 1988 ausschließlich der Beobachtung nächtlicher Himmelsobjekte. Hierfür wurde zunächst ein Spiegelteleskop mit 80 cm Öffnung installiert. Ausgerüstet mit high-tech Instrumenten war das Teleskop in jeder klaren Nacht bis ins Frühjahr 2008 zur Durchführung wissenschaftlicher Programme im Einsatz.
Im Jahr 2007 wurde ein 40 cm Teleskop installiert, welches im Jahre 2016 durch ein neues 43 cm Planewave Teleskop ersetzt wurde (das alte 40 cm Teleskop wurde an die Universitäts-Sternwarte in München gebracht und dient weiterhin dem studentischen Praktikum). Seit Dezember 2011 ist ein 2 m Teleskop als Hauptinstrument des Observatoriums am Platz des ehemaligen 80 cm Teleskops im Einsatz.

Meteorologische Bedingungen:

Bedingt durch die geographische Lage der Beobachtungsstation sind die meteorologischen Verhältnisse starken Schwankungen unterworfen. Einerseits können Schneehöhen von einem Meter und mehr von November bis April auftreten, andererseits können namentlich im Spätherbst und beginnendem Winter Inversionslagen für wochenlanges exzellentes Beobachtungswetter sorgen.

Inversionswetterlage, Blick nach Westen bei Sonnenuntergang

Verglichen mit sämtlichen Beobachtungsstationen in Deutschland bietet der Wendelstein hervorragende Beobachtungsbedingungen mit jährlich ca. 1350 klaren Nachtstunden (d.h. 120 Nächte mit weniger als 2/8 Bewölkung). Dies sind immerhin 75% der Beobachtungszeit, die Astronomen auf dem Calar Alto in Südspanien nutzen können. Von besonderer Bedeutung ist der Standort Wendelstein auch in Hinblick auf die Güte des Stern-Seeings (mittlere Ausdehnung eines Sternbildchens). Umfangreiche Messungen haben gezeigt, daß das Seeing am Observatorium Wendelstein ähnlich hervorragend ist wie auf den besten Observatorien weltweit (z.B. ESO La Silla und Paranal in Chile, Calar Alto in Spanien).

Beschreibung der aktiven Beobachtungsinstrumente:

Das 2.1 m Fraunhofer Spiegelteleskop

Seit dem September 2011 ist am Observatorium Wendelstein ein 2 m Teleskop installiert, das seit dem 13.11.2013 im routinemäßigen Betrieb. Die finale Erprobung wurde im Sommer 2016 abgeschlossen, der Aufbau der Instrumentierung ist aber noch nicht abgeschlossen. Das Teleskop wurde von den Firmen Kayser-Threde GmbH (München, inzwischen OHB Systems Wessling bei München) und Astelco System GmbH (Martinsried) geplant und errichtet und ist in einer Kuppel von 8.5 m Durchmesser der Firma Baader Planetarium (Mammendorf) aufgestellt. Die drei Spiegel wurden von der Firma Lytkarino Opical Glass Factory (LZOS, Moskau) hergestellt. Die Teleskopsteuersoftware wurde von der Firma tau-tec GmbH Tübingen entwickelt.

Das Teleskop ist ein Ritchey-Chrétien Teleskop mit einer freien Öffnung von 2.0 Metern und einem Öffnungsverhätnis von f/7.8. Das Licht wird durch eine steuerbaren dritten Planspiegel in sogenannte Nasmyth-Fokusstationen gelenkt, wo die wissenschaftlichen Instrumente (mit einem Gewicht von bis zu 350 kg und einem Gesichtsfeld von bis zu 0.7 Grad) installiert werden können. Eine Station ist mit einem dreilinsigen optischen Korrektor ausgerüstet, der eine flache Abbildung über 0.7 Grad sicherstellt. Die andere Fokalstation bedient wissenschaftliche Geräte, die mit einem kleinen Gesichtsfeld auskommen.

Das Teleskop kann vor Ort oder ferngesteuert werden.

Die wissenschaftlichen Instrumente werden an der Universitätssternwarte München entwickelt und gebaut:

• WWFI, (in Betrieb seit Juli 2013)
• 3KK, (in Betrieb seit Januar 2016)
• VIRUS-W, (ausgeliehen an das 2.7 McDonald Teleskop)
• FOCES (im Aufbau).

Wendelstein 2.1 m Fraunhofer Teleskop der Telskopbaufirmen Kayser-Threde (München) und Astelco (Martinsried)
mit installierter Weitfeld-CCD Kamera (links) und in Montage befindlicher 3-Kanal-Kamera (rechts) Aufnahmen von M. Kluge (links) und U. Hopp.

An dem einem Flansch des 2 m Teleskop (links im Bild) ist eine sogenannte Weitwinkelkamera (WWFI) zur Abbildung von wenigstens 0.5 Grad des Himmels (Vollmonddurchmesser) installiert und liefert zur Zeit sowohl Testdaten als auch wissenschaftliche Messergebnisse. Die Kamera WWFI basiert auf einem Mosaik von 4 CCDs (jeweils 4048 × 4048 pixel) der Firma e2v, die von der Firma Spectral Instruments (Tucson) in ein Detektor-System integriert wurden. Bis zu 14 verschiedene Filter können zusammen mit diesen elektronischen Detektoren verwendet werden.

Aufnahme der Spiral-Galaxie NGC 891 (Andromeda) mit dem Wendelstein 2.1 m Fraunhofer Teleskops und seiner WWFI Kamera. Die Aufnahme wurde aus Einzelbelichtungen in den Filtern u′, g′, und r′ kombiniert und gibt in etwa den natürlichen Eindruck wieder. NGC 891 ist unserer Milchstraße relativ ähnlich, ist etwa 30 Mio. Lichtjahre von uns entfernt und wird ziemlich genau von der Kante gesehen. Dadurch wird die starke Abplattung der stellaren Scheibe sowie die Verteilung des interstellaren Staubes in Spiralgalaxien besonders deutlich hervorgehoben.

Eine 3-Kanal-Kamera (3kk, optisch und nahes Infrarot) wurde Anfang 2016 in Betrieb genommen (rechts im Teleskopbild). Dieses System verfuegt äber einen Infrarotdetektor WNIR (2048 * 2048 pixel zu je 0.24"/pixel) und zwei optische CCD Kameras jeweils mit 2048*2048 pixel zu je 0.2"/pixel. Die drei Kanäle können gleichzeitig Belichtungen durchführen. Jeder Kanal hat ein eigenes Filterrad (WNIR: Y J H K H2 Bracket-Gamma; Blauer CCD Kanal: u' g' r' OI630nm, H-alpha, SII-671nm; roter Kanal: i' z'), wobei die Strahlaufteilung mit Strahlteilerplatten erfolgt.

Aufnahme des Bipolaren Nebels S106 - ein sehr heisser Stern in einer von der Seite gesehenen Staubscheibe; dieser Stern ist Mitglied eines kleinen Sternhaufens, der sich gerade bildet; der Stern laesst einen Teil seiner Bildungswolke abstroemen und bringt dabei das Gas durch Ionisation zum Leuchten - aufgenommen mit dem Wendelstein 2.1 m Fraunhofer Teleskops und seiner 3kk Kamera. Die Aufnahme wurde aus Einzelbelichtungen in den Filtern J (2000 sec), H (1000 sec), und Ks (2000 sec) kombiniert.

Ein Spektrograph für hohe Auflösung ist im Labortestbetrieb, ein sogenannnter Feldspektrograph für mittlere Auflösungen ist zur Zeit noch an das McDonald Observatorium in Texas ausgeliehen und produziert dort bereits wissenschaftliche Daten.

Das neue Teleskop mit seinen wissenschaftlichen Instrumenten wird die kommenden wissenschaftlichen Projekte der Universitäts-Sternwarte München wesentlich unterstützen, insbesondere solche im Rahmen des Clusters der Exzellenzinitiative “Origin and Structure of the Universe” sowie in enger Abstimmung mit der Nutzung unseres Anteils am 9 m Hobby-Eberly Teleskop in Texas. Zur wissenschaftlichen Nutzung siehe auch Beobachtungsprogramme. Eine ausführlichere Beschreibung des Projektes ist in Sterne und Weltraum April 2008 auf Seite 18 erschienen. Detailierte Beschreibungen finden sich in der Veröffentlichungsliste des Observatoriums.

Am Ende der Jahre 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018 und 2022 wurde aus den Aufnahmen des 2m Teleskops und seiner grossen CCD Kamera jeweils eine Aufnahmeserie ausgesucht, um ein sogenanntes Echtfarbenbild zu erstellen. 2013 wurde hierfuer die Nachbargalaxie M33 ausgewaehlt (ganz links), 2014 der Perseus-Galaxien Haufen (2.tes Bild von links), 2015 die in einer nahen Galaxien-Gruppe befindlichen Galaxien M65 und M66 (3.tes Bild). Im Jahre 2016 wurde der grosse Orionnebel (4.tes Bild) ausgesucht, das naechste grosse Sternentstehungsgebiet mit ionisiertem Wasserstoff. 2017 wurde das Galaxienpaar M51(=NGC5194) und NGC5195 (5.tes Bild von links) mit Aufnahmen des 2m Teleskops und seiner grossen CCD Kamera dargestellt. 2018 wurde eine Aufnahme des Galaxienhaufens Abell 262 gewählt, die Aufnahme entstand im Rahmen einer umfangreichen Doktorarbeit zu den massiven zentralen Galaxien von Galaxienhaufen. 2022 wurde ein Bild der Spiralgalaxie M101 erstellt. Das Bild aus dem Jahre 2019 findet sich oben unter Aktuelles. Das technische Verfahren ist genauso wie bei der oben gezeigten Aufnahme von NGC 891, alle Bilder benutzen aber das volle Gesichtsfeld der Kamera (etwa Vollmonddurchmesser). Ein Graphik mit hoher Auflösung ist jeweils mit den hier gezeigten Bilder verlinkt. Die Jahresposter aus 2020 und 2021 zeigen die Andromedagalaxie bzw. den Pferdekopfnebel und seine Umgebung, aufgenommen mit dem 43cm Planewave Teleskop (siehe unten).

43 cm Teleskop

Im Jahre 2016 wurde ein CDK17-Teleskop der Firma Planewave mit Korrekturoptik für ein Feld von 0.75 Grad in einer 3.2 m Kuppel der Firma Baader installiert. Das Teleskop folgt dem optischen Prinzip eines korrigierten Dall-Kirkham Astrographen und bietet eine freie Öffnung von 43 cm und ein nutzbares Gesichtsfeld von 70 mm. Das Teleskop hat ein Öffnungverhältnis von f/6.8 bzw. einen Abbildungsmaßstab von 0.26″/pixel auf dem CMOS Detektor. Es ist “remote” aus dem Beobachtungsraum oder aus der Universitätssternwarte München steuerbar.

Das 43 cm Teleskop ist zum einem mit einer SBIG CCD Kamera (STX-16803) mit den Filtern SDSS g′, r′, und i′ bestückt (weitere Schmallband-Filter verfügbar). Ein Fiberabgriff erlaubt es zudem, dass Licht eines hellen Sternes in einen kleinen Spektrographen zu leiten (PSPEC). Dieser wird im Rahmen des Praktikums zur Einführung in die optische Spektroskopie genutzt.

Das Teleskop wird mit der CCD Kamera zur Durchführung von Praktikumsaufgaben im Rahmen der Bachelor- und Masterausbildung der Studenten der LMU und zur Überwachung von Delta-Cepheii Sternen der Milchstrasse benutzt. Es unterstützt das 2 m Teleskop als sogenannter Extinktionsmonitor (d.h. es vermisst als Roboter die Durchsichtigkeit der Atmosphäre).

Wendelstein 43 cm Planewave Teleskop bei rotierender Kuppel in der Nacht aufgenommen durch M. Kluge	Totale Mondfinsternis am 27.7.2018, beobachtet mit dem 43 cm Planewave Teleskop des Observatoriums Wendelstein. Aufnahmen mit SBIG CCD Kamera in g, r, und i Filtern kombiniert zu einem sogenannten Echtfarbenbild (vorlaeufige Bearbeitung noch im Verlauf der Finsternis). Beobachter M. Schmidt, Datenbearbeitung C. Goessl.	Eine Belichtung des Sternentstehungsgebites 'Grosser Orionnebel M42' in den breiten Bänder g, L, r, i (je 50 sec.) sowie in den Schmallbandfiltern OIII und Halpha mit je 450 sec. Belichtungszeit, die im Rahmen des studentischen Praktikums erarbeitet wurde (Betreuer Ch. Obermeier).	Eine weitere Aufnahme, die teilweise im Rahmen des studentischen Praktikums entstand: Teil des Supernovaüberrest 'Cygnus Loop' (auch Veil-Nebel oder Cirrus-Nebel), aufgenommen mit dem 43cm Planewave Astrographen in den breiten Bänder g, r, L und dem Schmallbandfilter Halpha (Bearbeitung Ch. Obermeier). Der gesamte Supernovaüberrest ist nur mit einem Mosaik auf vielen Gesichtsfelder erfassbar auf Grund seiner beträchtlichen scheinbaren Ausdehnung.	Aufnahme der Andromeda Galaxie mit dem 43cm Planewave Teleskop am Wendelstein-Observatorium (LMU). Belichtung in den Filtern Sloan g, r, i sowie L. Die Aufnahme wurde im Jahresposter 2020 verwendet, wie der Rahmen zeigt.	Aufnahme des Pferdekopfnebels im Sternbild Orion mit dem 43cm Planewave Teleskop am Wendelstein-Observatorium (LMU) mit einem schmallbandigen Filter, zentriert auf der Wellenlänge der Wasserstoffline Halpa bei 656 nm. Die Aufnahme wurde im Jahresposter 2021 verwendet, wie der Rahmen zeigt.

20 cm Koronograph

Dieser Spezialrefraktor der Firma Zeiss (Oberkochen) hat eine Öffnung von 20 cm und erlaubt die Beobachtung der Aktivität der Sonne (im Weißlicht, in Halpha, im Spektrum) sowie bei sehr günstigen Bedingungen die Beoachtung der Sonnenatmosphäre durch das Einsetzen spezieller mechanischer Blenden (künstliche Sonnenfinsternis, Koronographen-Prinzip). Das Gerät wird zu Ausbildungszwecken und zu Führungen eingesetzt.

Sonnenkarten erstellt am Wendelstein zwischen 1947 und 1982 wurden unter Solar Data Services of the National Geophysical Data Center (Boulder) veröffentlicht. Sie basieren auf Aufnahmen der Photosphäre, der Chromosphäre, Integralaufnahmen, Halpha-Aufnahmen, Kgamma-Aufnahmen und Protuberanzen-Aufnahmen.

(1) Protuberanzen mit künstlicher Sonnenfinsternis. Dabei wird die Sonne durch Einsetzen einer passende Kegelblende in den 20 cm Koronographen (Mitte) abgedeckt. Aufnahme vom 03.10.1980 (UT 11:01). (2) Ausschnitt als Beispiel für eine besonders große Protuberanz am 06.08.1980 (16:16). (3) Das Teleskop in seiner Kuppel. (4) Beobachtung der Sonne im Lichte der Linie Halpha mit den Koronographen ohne Benutzung der Kegelblende. Sowohl die photosphärischen Aktivitäten (Flecken, Flares, etc.) als auch Protuberanzen am Rande wie vor der Sonnenscheibe (Filamente) sind mit dieser Technik sichtbar. Durch Bildbearbeitung wurde die Randverdunklung unterdrückt zur gleichzeitigen Darstellung der verschiedenen Phänomene.

Aufnahmen mit einem Baader-Halpha Filter und einer Basler UK-1151 CCD Kamera am Koronographen. Links: Grosse Sonnefleckengruppe beobachtet am 27.10.2014, Mitte: Kleiner Sonnenfleck am 11.6.2014 nahe am Sonnenrand. Rechts: Protuberanzen und Sonnenfleck am Sonnenrand am 22.6.2014.

Die linke Aufnahme zeigt die Aktivitätsregion AR 2192, die stärkste sei 2003 und ist vom 27. Oktober. Hier wurden etwa die zehn besten Bilder einer Serie mit 30 Aufnahmen gestackt und entsprechend bearbeitet, damit auch am Sonnenrand noch was zu sehen ist. Kurz vor der Aufnahmeserie hatte es übrigens in der Aktivitätsregion ein M6 Flare gegeben, die Reste davon, oder schon ein neues Flare kann man auf der Aufnahme gut erkennen, der Raum zwischen den beiden Flecken ist stellenweise weiss durch die Helligkeit des Flares. Am selben Tag gab es noch mindestens ein weiteres Flare dieser Fleckengruppe. Die Aufnahmeserie für dieses Bild entstand zwischen 12:04 und 12:11 UT (Foto und Text von Christoph Ries, Observatorium Wendelstein).

Allsky Kameras

Meteor: Aufnahme der Feuerkugel vom 15.3.2015 mit der Allsky-Kamera des Wendelstein Observatoriums

Die zwei Aufnahmen zeigen den Nachthimmel am Wendelstein vor (20:41) und während (20:43) der Feuerkugel vom 15.3.2015. (zur Orientierung: N: oben, S: unten, O:links, W: rechts). Die Feuerkugelspur läuft von Nordwesten nach Suedwesten und verbreitert sich bis sie in den Wolken am Horizont verschwindet. Eine zweite sehr schwache Spur ist links daneben noch sichtbar. In beiden Bildern sieht man ganz rechts im Westen die sehr helle Venus ( -4 Magnituden Helligkeit), was die sehr grosse Helligkeit der Feuerkugelspur daneben unterstreicht. Man beachte auch den Beleuchtungseffekt der Feuerkugel auf der Kuppel des 2m Teleskops.

Beobachtungsprogramme (aktuelle Beispiele)

Aufnahme des Perseus-Galaxien Haufens mit der grossen CCD Kamera des Wendelstein 2m Teleskops

Diese Drei-Farben-Aufnahme aus ultraviolettem, grünem und rotem Licht zeigt das Zentrum des Perseus-Galaxienhaufens, der sich in einer Entfernung von etwa 230 Millionen Lichtjahren befindet. Grosse elliptische Galaxien, die in weisslich-gelben Licht leuchten und bis zu einigen Billionen sonnenähnlichen Sternen enthalten, dominieren das Zentrum des Haufens. Spiralgalaxien wie unsere Milchstrasse können dort aufgrund der starken Gezeitenkräfte kaum überleben. Würde man unsere Milchstrasse in den Perseus-Haufen versetzen, hätte sie in etwa die Grösse und das Aussehen der bläulichen Spiralgalaxie am oberen Bildrand links der Mitte. Die vielen punktförmigen Objekte, die sich gleichmässig über das Bild verteilen, sind überwiegend Vordergrundssterne unserer Milchstrasse; es finden sich darunter aber auch Galaxien mit bis zu 10 Milliarden Lichtjahren Entfernung. Das Bildfeld hat etwa Vollmond-Durchmesser, was bei der Entfernung des Perseus-Haufens etwa 2 Millionen Lichtjahren entspricht. Die Aufnahme wurde mit der Weitfeld-Kamera des 2.1m Fraunhofer-Teleskops des Wendelstein-Observatoriums gewonnen. Die gesamte Belichtungszeit betrug 2.2 Stunden. (Für eine grosse Darstellung auf das Bild klicken).

M33 mit dem 2m Teleskop

Das neue Fraunhofer 2.1 m Teleskop des Observatoriums ist nunmehr im Probebetrieb zusammen mit seiner Weitwinkelkamera. Diese Weitwinkelkamera kann ein Gesichtsfeld von 0.5 Grad (entspricht dem Vollmond) auf einmal abbilden. Als eine der ersten wissenschaftlichen Aufnahme entstand dieses Bild der Spiralgalaxie M33. Es wurde in drei Filtern (ultraviolett, blau-grün und rot) insgesamt eine Stunde belichtet. M33 ist die dritte Spiralgalaxie der lokalen Gruppe und etwa 2.4 Million Lichtjahre von uns entfernt. In den Spiralarmen bilden sich noch immer neue Sterne. Die jungen, massereichen Sterne leuchten bläulich und regen das Gas in der Galaxie zu einem rötlich-violetten Leuchten an (sogenannte HII Regionen). Milliarden von sonnenähnlichen Sternen überlagern sich zu dem gelb-weißlichen Hintergrund, die dunklen Gebiete werden durch interstellaren Staub verursacht.

Entdeckung eines Ringes um den Zwergplaneten Haumea mit den CCD Kameras der Wendelstein-Teleskope im Rahmen einer Internationalen Kollaboration

• 2m-Teleskop mit WWFI oder 3kk
  • Komastruktur der Kometen 41P und 67P
  • Transits von Exoplaneten
  • Veränderliche Quellen in der Andromeda- und der Triangulum-Galaxie (M31, M33)
  • Struktur von dominaten Galaxien in Galaxienhaufen
  • Photometrische Studien von Galaxienhaufenkandidaten des Planck-Satelliten
• 43cm-Teleskop mit CCD Kamera oder PSPEC
  • Extinktionsmonitor
  • Überwachung von Delta-Cep Sternen der Milchstrasse
  • Überwachung von veränderlichen roten Riesen in Kugelsternhaufen
  • Studentisches Praktikum
• Studentenpraktikum am Wendelstein:
  • alle Infos zum Praktikum

Bei allen Kategorien hatten Studenten die Möglichkeit, sich intensiv an Bau bzw. Handhabung moderner computergesteuerter Instrumente zu beteiligen und sich auszubilden. Im Rahmen dieser Tätigkeiten entstanden (bzw. entstehen) Bachelor-, Master- und Dissertationen.

Die wissenschaftliche Ausbeute der Beobachtungen wurde außerdem in einer Vielzahl von Artikeln in wissenschaftlichen Zeitschriften publiziert. Darüber hinaus ist die Sternwarte auf dem Wendelstein für Wissenschaftler aus vielen Ländern eine begehrte Beobachtungsstation, die bisher häufig bei Simultan-Beobachtungen mit Satellitenteleskopen oder auch bei weltweiten Beobachtungskampagnen zum Einsatz kam. Gastwissenschaftler aus den USA, aus Schweden, Argentinien und China nutzten Beobachtungszeit am Wendelstein-Teleskop.

Führungen am Observatorium Wendelstein

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