Hochgeschwindigkeitsphotometrie von großen Himmelsfeldern

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen H.M.M. Schmitt
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 319271541

Szintallation, d.h., das Funkeln der Sterne ist der limitierende Faktor fast aller boden-gebundenen Photometrie sogar an großen Teleskopen. Normalerweise wird das Szintillationsrauschen durch die Verwendung hinreichend großer Teleskope und langer Belichtungszeiten unterdrückt. Mit diesem Antrag wollen wir einen unterschiedlichen Ansatz verfolgen und gleichzeitige Beobachtungen eines Ensembles von Sternen mit sehr schneller Datenauslese durchführen. So können zeitlich aufgelöste Messungen entlang unterschiedlicher Sehlinien durchgeführt werden, die aber die gleiche Szintillationsstärke aufweisen sollten. Auf diese Art und Weise wird die Technik der Ensemble-Photometrie auf kurze Zeitsklaen ausgedehnt, um so genaue Messungen des Szintillationsrauschens durchführen zu können. Um die erforderlichen Beobachtungen durchfürhen zu können, wird ein Teleskop mit großem Gesichtsfeld und eine Hochgeschwindigkeitskamera benötigt. Um kostengünstig zu arbeiten, benutzen wir kommerzielle Komponenten in Form eines C14 Teleskops mit einer "hyperstar lens", das im Wesentlichen zu einer Schmidt-Kamera mit einem Gesichtsfeld von 1.4 Quadratgrad führt. Für die Kamera schlagen wir die Verwendung der sCMOS-Technologie vor, die aktive Pixeldetektoren mit einer Quanteneffizienz von 57% bei 550 nm und eine "frame rate" von 100 Hz über das ganze Gesichtsfeld von 2560x2160 Pixeln bietet. Das sog. "read-out noise" dieser Detektoren ist 1.4e- und die sog. "well depth" ist ca. 30000 e-. Für die Datenspeicherung schlagen wir ein System vor, das die Daten "in real time" aufnimmt und mit Hilfe eines Servers, der wieder mit einem fasergekoppelten RAID-Server verbunden ist, extern speichert.Im Rahmen dieses Antrags soll ein funktionierender Prototyp erstellt werden, der in der Lage ist, ca. 5h die ununterbrochen mit einer "frame rate" von 100 Hz aufgenommenen "full frame"-Daten zu speichern und für eine "off-line analysis" zur Verfügung zu stellen. Mit dieser Hardware sollen eine Anzahl zu wissenschaftlichen Schlüsselbeobachtungen durchgeführt werden, die gestatten, die Leistung des Systems zu charakterisieren. Diese Beobachtungen sollen insbesondere im Gebiet der extrasolaren Planeten durchgeführt werden, sowie im Bereich von hellen Sternen, pulsierenden oder bedeckungsveränderlichen Sternen, Flare-Sternen und von Mondokkultationen durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen