Aktuelles

Astronomen bestimmen die Größenskalen des Universums indem sie zunächst die Entfernungen zu nahegelegenen Objekten vermessen und diese im Anschluss als Standardkerzen [1] verwenden, um die Abstände zu noch weiter entfernten Objekten im Kosmos zu ermitteln. Die gesamte Kette der kosmischen Entfernungsleiter ist allerdings nur so präzise wie ihr schwächstes Glied. Bis vor kurzem war es nicht möglich, die Entfernung der Großen Magellanschen Wolke (engl. Large Magellanic Cloud, abgekürzt LMC), eine der nächsten Nachbargalaxien unserer Milchstraße, exakt zu bestimmen. Da die Sterne dieser Galaxie verwendet werden um die Entfernungsskala zu weiter entfernten Galaxien festzulegen, ist ihre eigene Entfernung von sehr großer Bedeutung.

Sorgfältige Analysen der Beobachtungen einer seltenen Klasse von Doppelsternen haben einem Astronomenteam nun erlaubt, einen präzisen Wert für die Entfernung der Großen Magellanschen Wolke zu ermitteln: 163 000 Lichtjahre.

„Ich freue mich sehr, dass uns das gelungen ist“, sagt Wolfgang Gieren von der Universidad de Concepción in Chile, einer der Leiter des Teams. „Einhundert Jahre haben Astronomen versucht, die Entfernung zur großen Magellanschen Wolke exakt zu messen. Es hat sich als unglaublich schwer erwiesen. Jetzt haben wir dieses Problem endlich lösen können und das mit einem Ergebnis, das auf 2% genau ist.”

Die Verbesserung der Messgenauigkeit für die Entfernung der Großen Magellanschen Wolke führt auch zu genaueren Entfernungswerten für viele Cepheidensterne [2]. Diese hellen, pulsierenden Sterne werden als Standardkerzen verwendet, um die Entfernungen weiter entfernter Galaxien zu bestimmen und die derzeitige Expansionsrate des Universums zu ermitteln, die auch als Hubble- Konstante bezeichnet wird. Die Hubble-Konstante wiederum ist die Grundlage der Durchmusterung des Universums bis hin zu den fernsten Galaxien, die man mit den heutigen Teleskopen beobachten kann. Die präzisere Entfernungsbestimmung zur Großen Magellanschen Wolke reduziert damit auch die Ungenauigkeit derzeitiger Messungen kosmologischer Entfernungen.

"Das jetzige Ergebnis besticht durch seine hohe Genauigkeit. Trotzdem gehen wir davon aus, dass mit der neuen Methode noch präzisere Messungen möglich sein werden. Um dies zu überprüfen haben wir bereits weitere Untersuchungen angestoßen und nutzen dafür auch das robotische AIP-Teleskop Stella auf Teneriffa." so Jesper Storm vom AIP.

Um die Entfernung der Großen Magellanschen Wolke zu bestimmen, beobachteten die Astronomen seltene eng beieinander stehende Sternpaare, sogenannte Bedeckungssveränderliche [3]. Während ihres gegenseitigen Umlaufs sieht man die Sterne jeweils vor ihrem Partner vorbeiziehen. Von der Erde aus gesehen sinkt dabei die Gesamthelligkeit des Systems ab und zwar sowohl während der erste Stern vor dem zweiten vorbeizieht als auch andersherum, wenn auch um andere Anteile [4].

Über sorgfältige Messungen dieser Helligkeitsänderungen bei gleichzeitiger Bestimmung ihrer Umlaufgeschwindigkeit kann man die Größe der Sterne, ihre Masse und weitere Informationen über ihre Umlaufbahnen ermitteln. Kombiniert man dies mit der Gesamthelligkeit und den Farben der Sterne [5], lässt sich ihre Entfernung sehr genau berechnen.

Diese Methode hat man zwar zuvor bereits verwendet, allerdings nur bei heißen Sternen. In diesem Fall müssen dann bestimmte Annahmen gemacht werden, so dass die ermittelten Entfernungen nicht so präzise sind wie gewünscht. Jetzt hat man erstmals acht extrem seltene Bedeckungsveränderliche identifizieren können, bei denen beide Sterne kühle Rote Riesen sind [6]. Diese Sterne wurden daraufhin besonders sorgfältig untersucht. Sie liefern besonders genaue Entfernungswerte mit einer Unsicherheit von nur noch 2%.

„Die ESO hat genau die Teleskope und Instrumente, die man für dieses Projekt benötigt: den HARPS-Spektrographen für hochpräzise Radialgeschwindigkeitsmessungen auch schwacher Sterne und SOFI für Helligkeitsmessungen im Infraroten”, erläutert Grzegorz Pietrzyński von der Universidad de Concepción in Chile und dem polnischen Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, der Erstautor der Studie, die nun in der Fachzeitschrift Nature erscheint.

Endnoten

[1] Mit dem Begriff Standardkerzen bezeichnet man Objekte bekannter Leuchtkraft. Da weiter entfernte Objekte lichtschwächer erscheinen, können Astronomen durch die Messung der beobachteten Helligkeit ihre Entfernung bestimmen. Beispiele für solche Standardkerzen sind Veränderliche vom Typ der Cepheiden [2] und Supernovae vom Typ Ia. Die Schwierigkeit bei dieser Methode liegt in der Kalibration der Entfernungsskala. Dazu werden üblicherweise besonders nahegelegene Beispielobjekte mit anderen Methoden vermessen.

[2] Cepheiden sind helle, instabile Sterne, die pulsieren und daher periodisch ihre Helligkeit ändern. Zwischen der Periode der Pulse und ihrer Leuchtkraft existiert ein eindeutiger Zusammenhang: Cepheiden mit kurzer Pulsationsdauer sind weniger leuchtkräftig als solche mit langer Pulsperioden. Diese sogenannte Perioden-Leuchtkraft-Beziehung ermöglicht ihre Verwendung als Standardkerzen um die Entfernung zu nahegelegenen Galaxien zu bestimmen.

[3] Diese Studie ist Teil des langfristig angelegten Araucaria-Projekts, im Rahmen dessen die Entfernungsmessungen nahegelegener Galaxien verbessert werden.

[4] Der exakte Verlauf der Helligkeitsänderungen hängt von der relativen Größe der Sterne, ihrer Temperaturen und Farben und der Form der Umlaufbahn ab.

[5] Die Farben der Sterne werden über den Vergleich ihrer Helligkeiten in verschiedenen nahinfraroten Wellenlängenbereichen bestimmt.

[6] Diese Sterne wurden bei der Durchmusterung der 35 Millionen Sterne der Großen Magellanschen Wolke entdeckt, die im Rahmen des OGLE-Projekts untersucht wurden.

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten Ergebnisse von G. Pietrzyński et al. erscheinen am 7. März 2013 unter dem Titel „An eclipsing binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to 2 per cent” in der Fachzeitschrift Nature.

(Der Text basiert auf der Meldung der Europäische Südsternwarte - ESO)

Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Jesper Storm, 0331-7499-394, jstorm@aip.de
Pressekontakt: Kerstin Mork, 0331-7499-469, presse@aip.de

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) beschäftigt sich vorrangig mit kosmischen Magnetfeldern und extragalaktischer Astrophysik. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP dabei im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

Die hochpräzisen astronomischen Beobachtungskampagnen der letzten zwei Jahrzehnte haben gezeigt, dass unser Universum zu etwa 75 Prozent aus Dunkler Energie, zu 20 Prozent aus Dunkler Materie, und nur zu fünf Prozent aus normaler, direkt beobachtbarer Materie besteht. Mithilfe von Computer-Simulationen auf den größten Superrechnern konnten Astronomen auch demonstrieren, dass die Anzahl von Zwerggalaxien, also Galaxien mit nur einem Tausendstel der Masse der Milchstraße, in solch einem Universum sehr hoch sein sollte. Jedoch wurden bislang deutlich weniger Zwerggalaxien als erwartet beobachtet.

Die Forscher haben dieses Problem innerhalb des Projektes Constrained Local UniversE Simulations (CLUES) untersucht. Die Anfangsbedingungen für die CLUES-Simulationen werden aus den beobachteten Positionen und Eigengeschwindigkeiten der Galaxien konstruiert, die bis zu einigen zehn Millionen Lichtjahren Entfernung von der Milchstraße entfernt sind. „Hauptziel von CLUES ist es, die Entwicklung der Lokalen Gruppe, also der Andromeda-Galaxie und der Milchstraße sowie derer weniger massereichen Nachbarn, in ihrer beobachteten großräumigen Umgebung zu simulieren.“ erklärt Stefan Gottlöber vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP).

Bei der genauen Untersuchung der Simulationsergebnisse von CLUES haben die Astronomen nun entdeckt, dass einige weit entfernte Zwerggalaxien der Lokalen Gruppe sich mit solch hohen Geschwindigkeiten relativ zum Kosmischen Netz („Cosmic Web“) bewegen, dass sie einen Großteil ihres Gases bei der Durchquerung der lokalen Netzstrukturen verlieren. Die Forscher nennen diesen Mechanismus daher „Cosmic Web Stripping“. Das Kosmische Netz beschreibt die großräumige Struktur des Universums als ein riesiges Netzwerk aus Filamenten und flachen, scheibenartigen Strukturen.

„Diese Zwerge sind so schnell, dass ihr Gas sogar bei der Durchquerung extrem dünner Strukturen weggerissen wird“, so  Alejandro Benítez LLambay, Doktorand an der argentinischen Universidad Nacional de Córdoba und Erstautor der heute in Astrophysical Letters veröffentlichten Studie. Nach einer solch starken Reduktion des Gasreservoirs wäre die Sternentstehung in diesen Zwerggalaxien schon vor einigen Milliarden Jahren stark abgesunken, und die Zwerge wären heute praktisch nicht beobachtbar.

Bilder / Filme:

(1)  www.clues-project.org/movies/cosmicwebstripping.html

(2)  www.aip.de/en/news/press/cws1

(3)  www.aip.de/en/news/press/cws2

Videos (1): Beschreibungen siehe Webseite.

Bild (2) Cosmic Web Stripping entzieht einer sehr schnellen Zwerggalaxie beim Durchqueren des lokalen kosmischen Netzes ihr Gas. Das Bild ist eine Visualisierung einer CLUES-Simulation. Der Pfeil symbolisiert die Geschwindigkeit der Zwerggalaxie, welche genau unter dem Pfeil lokalisiert ist. (Bild: Alejandro Benítez Llambay)

Bild (3) Wie (2), mit Zoom auf die Region wo die Zwerggalaxie lokalisiert ist (Bild: Alejandro Benítez Llambay)

Weitere Informationen:

Constrained Local UniversE Simulations (CLUES) - www.clues-project.org

Publikation: Alejandro Benítez Llambay, Julio F. Navarro, Mario G. Abadi, Stefan Gottlöber, Gustavo Yepes, Yehuda Hoffman, and Matthias Steinmetz: Dwarf galaxies and the Cosmic Web, doi:10.1088/2041-8205/763/2/L41

Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Stefan Gottlöber, sgottloeber@aip.de, Tel.: 0331 7499 516

Pressekontakt: Dr. Gabriele Schönherr  presse@aip.de, Tel.: 0331 7499383

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) beschäftigt sich vorrangig mit kosmischen Magnetfeldern und extragalaktischer Astrophysik. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP dabei im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

Die größte Wahrscheinlichkeit für Leben gibt es ihren theoretischen Überlegungen nach auf erdgroßen Monden um jupiterähnliche Gasriesen. Die Studie wird in der Januar-Ausgabe der Fachzeitschrift Astrobiology veröffentlicht. Rund 850 extrasolare Planeten (Planeten außerhalb des Sonnensystems) sind bekannt, jedoch handelt es sich bei diesen fast ausschließlich um unbewohnbare Gasriesen. Nur ein Bruchteil der entdeckten Exoplaneten hat eine feste Oberfläche und nur sechs dieser Planeten sind potentiell bewohnbar. Um bewohnbar zu sein, müssen Planeten in der sogenannten „habitablen Zone“ um den Mutterstern liegen. Nur in diesem Abstandsbereich ist eine moderate Aufheizung des Planeten und damit eine lebensfreundliche Temperatur möglich. Den sechs festen, potentiell bewohnbaren Exoplaneten stehen über 100 Entdeckungen von Gasriesen in der habitablen Zone ihrer Muttersterne gegenüber. Heller und Barnes haben sich daher mit der Frage beschäftigt, ob erdgroße Monde dieser Gasriesen bewohnbar sein könnten.

In vielerlei Hinsicht werden sich die klimatischen Voraussetzungen auf Exomonden fundamental von denen auf Exoplaneten unterscheiden, da Exomonde, analog zum Erdmond, ihrem Planeten stets dieselbe Seite zuwenden. Auch dass Monde anders als Planeten zwei Lichtquellen am Himmel haben, hat Einfluss auf das Klima und damit die Habitabilität der Monde. Die Einstrahlung eines Jupiter-großen Planeten könnte Nächte auf einem Mond taghell machen, solange man sich auf der dem Planeten zugewandten (der „proplanetaren”) Seite des Mondes befinde. In der Mittagszeit würde es zudem zur „täglichen Sonnenfinsternis“ kommen, wenn sich der Planet vor den Stern schiebt und seinen Mond in Finsternis taucht. Auf der Rückseite solcher Monde, der „antiplanetaren” Hemisphäre, gäbe es hingegen während des Umlaufs des Trabanten um den Planeten zeitweise überhaupt keine Einstrahlung.

Ein weiteres Kriterium für die Bewohnbarkeit von Monden ist das Phänomen der Gezeitenheizung. Exomonde sind durch Gezeiten an ihre Planeten gekoppelt und werden dadurch einen sehr viel kürzeren Tag-Nacht-Rhythmus als die Planeten selbst haben. Die Gezeitenheizung wird durch die Nähe des Mondes zu seinem Planeten bestimmt. Monde, die ihren Planeten sehr nahe sind, werden durch Gezeiten extrem aufgeheizt und somit unbewohnbar. Für erdgroße, habitable Monde haben die Wissenschaftler daher einen Mindestabstand vom Mutterplaneten hergeleitet: die „habitable Kante“, in Analogie zum Konzept der habitablen Zone. Damit kann zukünftig die Bewohnbarkeit von Exomonden bewertet werden.

Die erste Entdeckung eines Exomondes könnte in nicht allzu ferner Zukunft  gelingen. Mit seiner extrem hohen Empfindlichkeit kann das 2009 gestartete NASA-Weltraumteleskop Kepler prinzipiell erdgroße Monde um Gasriesen aufspüren. Seit 2012 läuft die erste exklusive Kampagne zur Suche nach Exomonden mit Kepler.

Veröffentlichung:

R. Heller, R. Barnes: Exomoon habitability constrained by illumination and tidal heating. (Preprint) In: Astrobiology, issue 01/2013.

Weiteres Material:

• The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK) am Centre for Astrophysics der Harvard University.
• Übersicht Exoplaneten (Credits: PHL@UPR Arecibo)
• Video: Möglichkeit zur Entdeckung von Exomonden in Kepler-Daten mithilfe der Transit-Methode (Credits: Alex Parker).

Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. René Heller, 0331-7499-683, rheller@aip.de
Pressekontakt: Dr. Gabriele Schönherr / Kerstin Mork, 0331-7499-469, presse@aip.de

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) beschäftigt sich vorrangig mit kosmischen Magnetfeldern und extragalaktischer Astrophysik. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP dabei im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

Forschern am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ist es gelungen, das Magnetfeld eines dunklen Sternflecks zu bestimmen. Damit konnten sie den lange erwarteten Nachweis erbringen, dass Sternflecken ebenso wie Sonnenflecken Orte besonders hoher Magnetfelddichte sind: das Feld erreicht lokal eine etwa fünfzig- bis hundertfach größere Stärke als auf der restlichen Oberfläche des Sterns. Der Nachweis wurde möglich durch die am AIP entwickelte neue tomografische Analysesoftware iMap. Die Arbeit des Wissenschaftler-Teams um Thorsten Carroll und Klaus G. Strassmeier wurde diese Woche als Highlight in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics publiziert.

Magnetfelder beeinflussen die Strahlungscharakteristik von Sternen durch Polarisation von Licht: die elektromagnetischen Wellen werden in ihrer Schwingungsrichtung beeinflusst, dies wiederum prägt das Spektrum des Sterns. Aus seinem charakteristischen „Fingerabdruck“ im Spektrum kann mittels hochauflösender Spektroskopie im polarisierten Licht auf die Geometrie des lokalen Magnetfeldes an der Sternoberfläche zurückgeschlossen werden. Da Sternflecken dunkel und damit etwa Tausend bis Zweitausend Grad kühler als ihre Umgebung sind, stellt ihre Beobachtung für die Spektroskopie jedoch eine besondere Herausforderung dar. Klaus G. Strassmeier: „Wenn ein Ort auf der Oberfläche am Stern dunkel ist, kommt von dort kein oder nur wenig Licht im Spektrographen an und die über die ganze Sternscheibe rekonstruierte Magnetfeldverteilung wird verfälscht oder sogar unterdrückt.“

Tomografische Methoden wie sie auch in der Medizin zum Einsatz kommen, ermöglichen eine genaue Vermessung der Oberfläche eines rotierenden Sterns. In der Kombination zahlreicher Momentaufnahmen eines rotierenden Sterns ergibt sich ein hochqualitatives Gesamtbild. Das AIP ist eines der wenigen Institute weltweit, die astronomische tomografische Techniken entwickeln und nutzen.

Die neue Tomografiesoftware iMap ermöglicht es den Forschern, aus den Momentaufnahmen des Lichts simultan die Temperatur- und  Magnetfeldverteilungen auf der Oberfläche des Sterns rekonstruieren. Diese gleichzeitige Betrachtung von Temperatur und Feld zeigt Magnetfelder auch für wenig Licht, also selbst für dunkle Sternflecken auf.  Die Berechnung ist höchst aufwändig, so Thorsten Carroll: „Um diesen komplexen Prozess rechnerisch überhaupt bewältigen zu können trainieren wir ein künstliches neuronales Netzwerk, das die Rechengeschwindigkeit unserer Simulationen um ein Tausendfaches beschleunigt.“ Dies macht die Software so stark, dass selbst für weit entfernte Sterne, für die das Hintergrundrauschen das eigentliche beobachtbare Signal übersteigt, magnetische Oberflächenkarten von Sternen erstellt werden können.

Bei dem ersten von den Forschern vermessenen Stern handelt es sich um den sonnenähnlichen Stern V410 Tauri, der mit dem Spektropolarimeter Espadons am 3,6-Meter Spiegel des Canada-France-Hawaii Teleskop am Mauna Kea beobachtet wurde. Als nächstes wollen die Astronomen Oberflächen-Magnetfelder von weiteren sonnenähnlichen Sternen bestimmen. Dies ist insbesondere interessant für Sterne mit Planetensystemen, denn das Magnetfeld eines Sterns hat einen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung eines bewohnbaren Planetensystems.

Für die tomographische Erfassung der vielen lichtschwachen Sterne in unserer Galaxie warten die Forscher bereits ungeduldig auf Spektropolarimeter der nächsten Generation wie das in Potsdam entwickelte PEPSI-Instrument, welches ab 2014 am Large Binocular Telescope, dem weltgrößten optischen Teleskop auf dem 3.200 Meter hohen Mt. Graham in Arizona im Einsatz sein und die Anzahl magnetisch vermessbarer Sterne verzehnfachen wird.

Veröffentlichung: T. A. Carroll, K. G. Strassmeier, J. B. Rice und A. Künstler: The magnetic field topology of the weak-lined T Tauri star V410 Tauri. New strategies for Zeeman-Doppler imaging. In: Astronomy & Astrophysics, 584, A95.

Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Thorsten A. Carroll, 0331-7499-539, tcarroll@aip.de
Pressekontakt: Dr. Gabriele Schönherr / Kerstin Mork, 0331-7499-469, presse@aip.de

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) beschäftigt sich vorrangig mit kosmischen Magnetfeldern und extragalaktischer Astrophysik. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP dabei im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

Das internationale Projekt zur Himmelsdurchmusterung CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area) hat jetzt neue Daten mit bisher unerreichter Detailfülle für 100 Galaxien veröffentlicht. Die Daten wurden mit dem am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) gebauten Integral-Feldspektrographen PMAS aufgenommen und eröffnen neue Perspektiven für wissenschaftliche Untersuchungen. Zeitgleich wurde eine Beschreibung der Daten veröffentlicht. Auch wenn die Hauptzielgruppe professionelle Astronomen sind, kann sich im Prinzip jeder Interessierte die Daten vom Netz herunterladen.

„Ein Traum wird wahr" so Sebastián Sánchez, CALIFA-Projektleiter. „Als wir vor fünf Jahren das erste Mal über CALIFA nachdachten, schien die Veröffentlichung eines solchen Datensatzes geradezu unerreichbar – und jetzt ist es soweit! Wir hoffen und erwarten, dass unsere Daten von der wissenschaftlichen Gemeinschaft entsprechend genutzt werden.“

Galaxien sind hochkomplexe Systeme aus Sternen, Gas und weiteren Bestandteilen (allen voran der mysteriösen „Dunklen Materie”). Die Entwicklungsgeschichte jeder Galaxie hat sichtbare und messbare Spuren in eben diesen Bausteinen hinterlassen. CALIFA, das am Calar Alto-Observatorium im Süden Spaniens beheimatet ist, konzentriert sich auf die Analyse der Galaxien im nahen Universum und will ihnen so ihre Geheimnisse entlocken.

Um dies zu erreichen nutzt CALIFA die Integral-Feldspektroskopie (IFS) auch abbildende Spektroskopie genannt. Andere für Beobachtungskampagnen eingesetzte Verfahren sind der IFS-Technologie klar unterlegen, da sie zwar detaillierte Informationen über die räumliche Ausdehnung (Photographie) oder über detaillierte physikalische Eigenschaften für einen Punkt (Spektroskopie) von Galaxien ermitteln können, jedoch nicht in der Lage sind, diese Informationen parallel zu gewinnen. Mit IFS können hingegen durch eine Kombination aus Faseroptiken und klassischen Technologien an verschiedenen Punkten der Galaxie zeitgleich Spektren aufgenommen werden. CALIFA wird nach Abschluss der kompletten Beobachtungskampagne die größte Himmelsdurchmusterung mit dieser Technologie sein.

Der für die CALIFA Durchmusterung eingesetzte Spektrograph PMAS besteht aus über 350 optischen Fasern, die ein bis zu einer Bogenminute großes Feld abdecken können. Dies entspricht der Größe einer 1 Euro Münze in 80 Meter Abstand oder ziemlich genau der typischen Größe von Galaxien am Himmel. Dies ermöglicht es den Wissenschaftlern Galaxien mit nur einer Aufnahme räumlich und physikalisch vollständig zu vermessen.

Mithilfe der gewonnenen Daten sollen Karten der Galaxieneigenschaften wie Geschwindigkeit, Sternalter oder chemische Zusammensetzung angelegt werden. Die Forscher erwarten dadurch neue Erkenntnisse über Streitfragen im Zusammenhang von Strukturen und Entwicklungsgeschichte der Galaxien. So wird beispielsweise erwartet, dass die neuen Daten Aussagen darüber ermöglichen, welche Prozesse die Galaxienentwicklung vorantreiben, wie und wo die chemischen Elemente entstehen, die Leben auf der Erde erst ermöglichen oder welche Phänomene sich bei Galaxienkollisionen beobachten lassen.

„Was CALIFA leistet ist atemberaubend“ sagt Jakob Walcher vom AIP und zuständig für die wissenschaftliche Koordinierung im CALIFA-Projekt. „Wir können nicht nur lokale Prozesse der Galaxienentwicklung an verschiedenen Orten analysieren, sondern auch übergreifende Eigenschaften von Galaxien untersuchen – beides war in dieser Detailtiefe vor CALIFA nicht möglich. So können wir nun zum Beispiel die Verteilung der stellaren Masse und der chemischen Elemente genau kartieren. Die Gesamt-Durchmusterung wird uns im nächsten Schritt dann die Möglichkeit geben, Vergleiche zwischen unterschiedlichen Galaxientypen zu ziehen.“

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat als Projektpartner von CALIFA den Integral-Feldspektrographen PMAS gebaut und trägt durch seine Beiträge zur Kalibration und Analyse der Daten sowie zur Steuerung des Gesamtprojekts maßgeblich zum Erfolg von CALIFA bei. Wissenschaftler des AIP werden zudem die wissenschaftliche Ausbeute der gewonnen Daten intensiv mitgestalten.

Das Calar Alto-Observatorium wird gemeinsam durch das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und das Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) in Granada betrieben. 250 garantierte Beobachtungsnächte auf drei Jahre verteilt sichern CALIFA die Nutzung des 3,5 Meter Zeiss-Spiegels. Insgesamt arbeiten 80 Projektmitarbeiter aus 13 Nationen und von 25 Forschungseinrichtungen im CALIFA-Projekt zusammen.

Weitere Informationen:

• CALIFA Website
• Datenveröffentlichung
• Calar Alto Observatory (CAHA)

Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Jakob Walcher, jwalcher@aip.de

Pressekontakt: Kerstin Mork, presse@aip.de, 0331 7499469

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) beschäftigt sich vorrangig mit kosmischen Magnetfeldern und extragalaktischer Astrophysik. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP dabei im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.