Yerkes-Observatorium: Heimat des größten Refraktorteleskops

Das Yerkes-Observatorium in Williams Bay, Wisconsin, beherbergt das größte Refraktorteleskop, das jemals für die astronomische Forschung gebaut wurde, mit einer Hauptlinse, die einen Durchmesser von 40 Zoll (1,02 Meter) hat.

Das Observatorium ist eine Einrichtung der Universität von Chicago und befindet sich in einem verschnörkelten Gebäude im romanischen Stil auf einem 77 Hektar großen, parkähnlichen Gelände in der Nähe des Genfer Sees, Wisconsin, etwa zwei Autostunden nordwestlich des Stadtzentrums von Chicago. Es wurde 1897 eröffnet und 2018 für fast alle Aktivitäten geschlossen.

Das Yerkes-Refraktorteleskop war für seine Zeit gigantisch, mit einem 18 m langen Hauptrohr. Ein Refraktor ist einer der beiden Haupttypen von astronomischen Teleskopen. Ein Refraktor hat das bekannte Spyglass-Design, bei dem das Licht durch eine große Linse an einem Ende eines langen Tubus gesammelt und auf ein Okular, eine Kamera oder ein anderes Instrument am anderen Ende fokussiert wird. (Der andere Teleskoptyp ist der Spiegelteleskop, der einen großen Spiegel verwendet, um Licht zu sammeln). Einschließlich der Linsen und der üblichen Zubehörteile wiegt der gesamte bewegliche Teil des Yerkes-Teleskops 20 Tonnen.

Bau des Observatoriums

Im Jahr 1892 erfuhr George Ellery Hale, Professor an der Universität von Chicago, dass Amerikas führender Teleskoplinsenhersteller, Alvan G. Clark, über ein Paar optisch einwandfreier Glasscheiben mit einem Durchmesser von 42 Zoll (1,07 m) verfügte – perfekt für das Herzstück des größten Linsenteleskops der Welt, aber es würde eine Stange Geld kosten. Mit Hilfe von William Rainey Harper, dem Präsidenten der University of Chicago, wandte sich Hale an Charles T. Yerkes, einen wohlhabenden Geschäftsmann aus Chicago, um ein neues, prestigeträchtiges Observatorium zu finanzieren, wie der University of Chicago Chronicle berichtet. Yerkes hatte Jahre zuvor das elektrische Eisenbahnsystem Chicagos finanziert.

Hale und Harper erklärten Yerkes, dass das neue Observatorium ein Teleskop beherbergen würde, das das 36-Zoll-Refraktorteleskop des Lick Observatoriums als größtes der Welt übertreffen würde. Yerkes war fasziniert von der Idee, seinen Namen mit etwas zu verbinden, das das größte der Welt sein würde.

„Es ist mir egal, was es kostet, schicken Sie mir die Rechnung“, sagte Yerkes damals zu Journalisten. „Ich werde eine Million Dollar ausgeben, um den Lick zu lecken.“ Einige Wochen später „explodierte Yerkes vor Wut“, als er erfuhr, dass das „Nötigste“ für sein Observatorium 285.375 Dollar (heute etwa 8 Millionen Dollar) kosten würde, wie es in einem Artikel des Boone County Journal heißt. Nichtsdestotrotz bezahlte Yerkes die Rechnung.

Hale beriet sich mit einer Gruppe angesehener Astronomen, um einen Standort für das Observatorium auszuwählen, der frei von Rauch und elektrischem Licht war, aber dennoch nicht weiter als 100 Meilen (161 Kilometer) von Chicago entfernt lag, um eine enge Verbindung zum Hauptcampus der Universität zu gewährleisten. Ein Immobilienspekulant aus Chicago bot ein geeignetes Grundstück am Ufer des Genfer Sees an.

Für den Bau des Teleskops beauftragte die Universität das gleiche Team, das bereits das Lick-Instrument gebaut hatte: Alvan Clark & Sons für die Linsen und die Warner & Swasey Co. aus Cleveland für den Tubus und die Montierung.

Das Design des Observatoriums

Die Kuppel, in der das große Teleskop untergebracht ist, hat einen Durchmesser von 27 m (90 Fuß), wie aus einer 1920 vom Observatorium veröffentlichten Broschüre hervorgeht. Der Holzboden, der den Pfeiler umgibt, auf dem das Teleskop steht, hat einen Durchmesser von 23 m (75 Fuß) und kann mit einem elektrischen Aufzug angehoben oder abgesenkt werden, so dass die Astronomen das Okularende des Teleskops erreichen können, egal ob es hoch oder niedrig am Himmel steht.

Das Observatorium wurde im Oktober 1897 mit einer zweitägigen Einweihungsfeier eröffnet und diente bis in die 1960er Jahre als Sitz der Abteilung für Astronomie und Astrophysik der Universität Chicago.

Von Anfang an sollte das Yerkes-Observatorium mehr sein als ein Teleskop in einer Kuppel; es war ein umfassendes Labor für astrophysikalische Forschung. Bis 1920 verfügte das Observatorium über drei zusätzliche Teleskope, deren Fähigkeiten die des großen Refraktors ergänzten, sowie über eine Reihe von Laborinstrumenten zur Analyse von Licht und zur Messung von Fotografien.

Wissenschaft am Yerkes

Das Yerkes-Observatorium hat im 20. Jahrhundert zu zahlreichen wissenschaftlichen Entdeckungen beigetragen. Hier sind einige Highlights:

• In den Anfangsjahren des Observatoriums entwickelte der Astronom Frank Schlesinger eine Technik zur Schätzung von Sternentfernungen, indem er mit dem großen Refraktor in Abständen von sechs Monaten Fotos von denselben Sternen machte. Anschließend vermaß er die Positionen der Sterne auf den Fotos mit einem speziellen Mikroskop und suchte nach jeder Veränderung zwischen den Fotos. Die Messung dieser winzigen Verschiebung, Parallaxe genannt, ist die zuverlässigste Methode, um die Entfernung eines Sterns zu messen.
• William van Altena baute in den 1970er Jahren auf Schlesingers Arbeit auf, indem er elektronische Fotometer in Verbindung mit frühen Fotoplatten verwendete, um die Verschiebung der Sternpositionen mit demselben Teleskop zu messen.
• Edwin Hubble arbeitete von 1914 bis 1917 als Doktorand bei Yerkes und nutzte das Spiegelteleskop bei Yerkes, um schwache Nebel für seine Doktorarbeit zu fotografieren. Er fand überraschende Helligkeitsveränderungen in dem Objekt, das heute als Hubble’s Variable Nebula oder NGC 2261 bekannt ist.
• In den 1980er Jahren verglich Kyle Cudworth Fotos von Sternhaufen, die mit dem 40-Zoll-Teleskop im Abstand von mehr als 80 Jahren aufgenommen worden waren, um die Bewegungen der Sterne innerhalb der Haufen zu messen. Diese Informationen waren der Schlüssel zur Schätzung der Entfernungen zu den Sternhaufen.

Astronomen bei Yerkes waren auch für die Gründung der American Astronomical Society und des angesehenen Astrophysical Journal verantwortlich.

In den letzten Jahren entwickelten Astronomen von Yerkes die HAWC (High-resolution Airborne Wideband Camera) für das SOFIA-Flugzeug (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) der NASA sowie den ARC-Echelle-Spektrographen, ein Instrument zur präzisen gleichzeitigen Messung vieler Wellenlängen des Lichts, für das Apache Point Observatory in New Mexico.

Zu den Schätzen des Yerkes gehören 170.000 Glasfotoplatten, die mit dem 40-Zoll-Refraktor und den anderen Teleskopen seit Anfang des Jahrhunderts bis ins letzte Jahrhundert hinein aufgenommen wurden. Astronomen können diese Sammlung für Parallaxenmessungen oder andere Forschungen nutzen, bei denen eine Fotografie eines bestimmten Himmelsbereichs, wie er vor Jahren aussah, von Nutzen sein könnte. Historische Parallaxenarbeiten, die bei Yerkes durchgeführt wurden, halfen bei der Vorbereitung der Sloan Digital Sky Survey, einem mehrjährigen Projekt, bei dem ein Teleskop in New Mexico verwendet wird, um die Positionen von Millionen von Galaxien außerhalb unserer Milchstraße zu kartieren.

Yerkes-Observatorium schließt seine Pforten

In seinen späteren Jahren, als die Forschung zu neueren Teleskopen verlegt wurde, wandte sich Yerkes der Bildung zu. April Whitt, die in den 1990er Jahren im Adler-Planetarium unterrichtete, erinnerte sich daran, wie sie Studenten aus Chicago dabei half, die Bewegungen der Jupitermonde durch den riesigen Refraktor zu beobachten. „Sie waren so aufgeregt, als sie sahen, wie einer der Monde hinter Jupiter vorbeizog und eine Weile später auf der anderen Seite wieder herauskam“, sagte sie.

Ein bemerkenswertes Bildungsprojekt der späteren Jahre von Yerkes war das Projekt SEE (Space Exploration Experience) für blinde oder sehbehinderte Schüler. Das Programm umfasste Unterricht über Infrarotlicht, das niemand sehen kann. Eine unvergessliche Erfahrung für die Schüler war es, durch den 40-Zoll-Refraktor zu schauen und das Licht eines Sterns oder Planeten auf ihre Netzhaut fallen zu lassen, unabhängig von ihrem Grad der Sehkraft oder Blindheit, heißt es in einer Pressemitteilung der University of Chicago.

Nach 120 Jahren Betrieb hat die University of Chicago den Betrieb von Yerkes am 1. Oktober 2018 eingestellt. Die Forschung der Universität im Bereich der Beobachtungsastronomie verlagert sich auf Einrichtungen in der ganzen Welt und im Weltraum, heißt es in einer Mitteilung der Universität vom März 2018. Die Beobachtungen in Yerkes tragen nicht mehr zum Forschungsauftrag der Universität bei, und die meisten Bildungs- und Outreach-Aktivitäten, die früher in Yerkes angesiedelt waren, wurden auf den Hyde Park Campus der Universität in Chicago verlegt.

Doch die Türen des Observatoriums sind nicht für immer geschlossen. „Die Universität wird weiterhin gelegentlich die Teleskope in Yerkes betreiben, um sicherzustellen, dass das Observatorium weiterhin für Forschung und Lehre genutzt werden kann, und die große Sammlung von Glasfotoplatten wird den Forschern weiterhin nach Vereinbarung über die Abteilung für Astronomie und Astrophysik zur Verfügung stehen“, so die physikalische Abteilung der Universität auf ihrer Website.

Die Universität teilte mit, dass sie die Gespräche mit interessierten Parteien, einschließlich der Einwohner von Williams Bay und der Nachkommen von Charles T. Yerkes, fortsetzt, um langfristige Verwalter für das Observatorium zu finden.

Zusätzliche Ressourcen:

• Erfahren Sie mehr über bestehende Bildungsprogramme des Yerkes-Observatoriums auf der Yerkes Outreach-Webseite.
• Watch: „Inside the World’s Largest Refractor at Yerkes Observatory“, von Explore Scientific.
• Werfen Sie einen Blick auf archivierte Bilder des Yerkes-Observatoriums und Bilder, die mit dem Yerkes-Teleskop aufgenommen wurden, im Fotoarchiv der University of Chicago.