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3D-Spektrograph MUSE nimmt Beobachtung auf

MUSE am VLT. (Credit: Ghaouti Hansali, Maître de Conférences à l'ENISE)

3D-Spektrograph MUSE nimmt Beobachtung auf

5. März 2014. Der „Multi Unit Spectroscopic Explorer" (MUSE) hat in Chile seinen Beobachtungsetrieb aufgenommen. Der 3D-Spektrograph der Europäischen Südsternwarte (ESO) wird zukünftig die en...

MUSE ist der bisher leistungsfähigste optische Spektrograph für die Astrophysik. Mit nur einer Himmelsaufnahme kann MUSE gleichzeitig über 90.000 Spektren von astronomischen Objekten registrieren. Nach knapp zehnjähriger Planungs- und Bauzeit wurde der High-Tech-Spektrograph jetzt am „Very Large Telescope" in der chilenischen Atacamawüste montiert.

„MUSE dient der Untersuchung der Kinderstube von Galaxien ähnlich unserer Milchstraße, die wir aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit in einer Entwicklungsphase beobachten als das Universum noch sehr jung war", erläutert Lutz Wisotzki, Projektwissenschaftler für MUSE am AIP. „Es ist die Kombination von detaillierten Bildaufnahmen und Spektren über einen großen Bereich und mit hoher Empfindlichkeit, die MUSE so einzigartig macht."

Das Instrument wurde von einem europäischen Konsortium unter Leitung des Observatoire de Lyon gebaut, einschließlich der Beteiligung von zwei deutschen Partnern: dem Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) und dem Institut für Astrophysik der Universität Göttingen (IAG).

„Der erste Einsatz von MUSE hat unsere Erwartungen übertroffen”, sagt Andreas Kelz, der lokale Projektmanager in Potsdam. „Die Beobachtungen von Galaxien oder dem Orionnebel belegen die exzellente Qualität von MUSE. Wir sehen großes Potential für neue astronomische Entdeckungen, insbesondere von weit entfernten Galaxien oder von supermassereichen schwarzen Löchern in deren Zentren."

Nachdem das Instrument in Europa gebaut und getestet wurde, erfolgte der Transport an das ESO-Observatorium nach Chile und der spektakuläre Einbau des acht Tonnen schweren Instruments am Teleskop. Dem Instrument steht nun ein umfangreiches Testprogramm bevor, bis es dann im Herbst 2014 den regulären Beobachtungsbetrieb aufnehmen wird.

„Die neuen Beobachtungsmöglichkeiten mit MUSE für die extragalaktische Astrophysik sind fantastisch und das Ergebnis der exzellenten Zusammenarbeit von Wissenschaftlern und Ingenieuren des europäischen MUSE-Teams.", so Matthias Steinmetz, wissenschaftlicher Vorstand des AIP.

Das AIP entwickelte die Datenreduktions-Software und die Kalibriereinheit für MUSE. Außerdem betreibt das AIP eines der Datenzentren, welches den Wissenschaftlern die MUSE-Daten zur weiteren Analyse bereitstellt. Das IAG baute die Instrumentenstruktur und einen Teil der komplexen Optik für die 24 parallelen Kanäle des Instruments. AIP und IAG werden durch die Verbundforschung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unterstützt.

 

Wissenschaftliche Kontakte:

Dr. Andreas Kelz (MUSE local project manager), akelz@aip.de, 0331-7499-640

Prof. Dr. Lutz Wisotzki (MUSE instrument scientist), lwisotzki@aip.de

 

Pressekontakt:

Kerstin Mork, presse@aip.de, 0331-7499-469

 

Weitere Informationen:

 

MUSE ist ein Projekt von sieben führenden europäischen Foschungseinrichtungen,

  • geleitet vom Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL, Frankreich),
  • dem Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP, Deutschland),
  • dem Institut für Astrophysik der Universität Göttingen (IAG, Deutschland),
  • dem Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP, Frankreich),
  • der Sternwarte Leiden und der Niederländischen Forschungsakademie für Astronomie (NOVA, Niederlande),
  • dem Institut für Astronomie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH, Schweiz) und
  • der Europäischen Südsternwarte (ESO).

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP 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.

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Zwerge auf der kosmischen Autobahn

Das Kosmische Netz.

Zwerge auf der kosmischen Autobahn

25. Februar 2014. In einem jetzt veröffentlichten Artikel des Magazins „Scientific American“ erklärt AIP-Wissenschaftler Noam Libeskind, warum Zwerggalaxien im Umkreis der Milchstraße auf ei...

Noam Libeskind: „ Wie die meisten Galaxien wird auch die Milchstraße von zahlreichen kleineren Galaxien umkreist. Für die Milchstraße und – zu unserer großen Überraschung – nun auch für Andromeda, unsere Nachbargalaxie, haben wir festgestellt, dass diese Zwerggalaxien auf einer Ebene aufgereiht sind und sie nicht etwa willkürlich verteilt sind. Für die Milchstraße kommt außerdem hinzu, dass diese Ebene mit Zwerggalaxien fast senkrecht zur galaktischen Scheibe ausgerichtet ist.“

„Das Problem ist,“ so Libeskind weiter „ dass, wenn der größte Masseanteil im gesamten Universum aus Dunkler Materie besteht, – wovon wir ausgehen – sich diese kleineren Galaxien anders verhalten sollten. Seit Jahrzehnten zerbrechen sich Astronomen den Kopf darüber, warum die Zwerggalaxien fast schon geordnet und nicht einfach zufällig die Milchstraße umkreisen. Zahlreiche kosmologische Modelle versuchen, die Dynamik hinter diesem Phänomen dingfest zu machen. Erst jetzt konnten weitere kosmologische Arbeiten, darunter auch meine Forschung, eine überzeugende Lösung für dieses Problem präsentieren: die Zwerggalaxien strömten nicht in Scharen aus allen Richtungen gen Milchstraße, sondern wurden über kosmische Autobahnen aus Dunkler Materie („superhighways of Dark Matter”) geradezu auf sie zu geschossen. Dies erklärt die Ausrichtung und Positionierung der Zwerggalaxien.”

Der Artikel “How The Milky Way Got Its Dwarf Galaxies” erschien in der März-Ausgabe des Magazins Scientific American.

 

Bilderklärung: Auf den größten kosmologischen Skalen ist die Materie in einem Netzwerk von Filamenten verteilt, wie in dieser Computersimulation gezeigt wird. Die hellen Partien in diesem Netzwerk markieren jene Gebiete, in denen die Materiedichte hoch ist. An diesen Stellen erwartet man Galaxien zu finden. Man nimmt an, dass sich Satellitengalaxien entlang dieser kosmischen Super-Autobahnen bewegen. (Copyright: S. Gottlöber und die MultiDark Kollaboration)

Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Noam I. Libeskind, nlibeskind@aip.de, +49 331-74 99-641

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP 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.

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Die Milchstraße geschüttelt und gerührt

Three stages of the evolution of the galaxy simulation used to model the Milky Way. (Credit: AIP)

Die Milchstraße geschüttelt und gerührt

20. Januar 2014. Astronomen finden heraus, wie sich unsere Heimatgalaxie entwickelte

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Ivan Minchev vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat einen Weg gefunden die Entstehungsgeschichte der Milchstraße in neuer Detailtiefe zu rekonstruieren. Maßgeblich für die jetzt publizierten Ergebnisse ist die Untersuchung eines Datensets von Sternen im Umkreis der Sonne.

Die Astronomen untersuchten wie die Bewegung von Sternen senkrecht zur galaktischen Scheibe von ihrem Alter abhängt. Da eine direkte Bestimmung des Alters von Sternen schwierig ist, analysierten sie zunächst die chemische Zusammensetzung der Sterne: Das Verhältnis von Magnesium zu Eisen (Mg/Fe) weist auf ein hohes Alter hin. Für Ihre Studie nutzte das Team von Ivan Minchev hochaufgelöste Daten des RAdial Velocity Experiments (RAVE) über Sterne im weiteren Umkreis der Sonne. Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Faustformel „je älter ein Stern ist, desto schneller bewegt er sich senkrecht zur galaktischen Scheibe" nicht für jene Sterne mit dem höchsten Magnesium-Eisen-Verhältnis zutrifft. Bei diesen ist ganz im Gegenteil ein extremer Abfall der vertikalen Geschwindigkeit zu beobachten.

Die Wissenschaftler verglichen daraufhin die Beobachtungsdaten mit astronomischen Simulationen. Eine Erklärung für ihre Beobachtungen fanden sie in den sogenannte "Merger-Effekte“, bei denen kleinere Galaxien in den Galaxienorbit eintreten. Astronomen gehen von Hunderten solcher Kollisionen in der Entstehungsgeschichte der Milchstraße aus. Merger-Effekte wirken sich insbesondere auf die Sterne am Galaxienrand aus, da diese den Kräften der eindringenden Körpern unmittelbar ausgesetzt sind. Dies führt zu einer Geschwindigkeitssteigerung der betroffenen Sterne und zu einer Erhöhung ihres Bewegungsradius senkrecht zur galaktischen Scheibe. Sterne, die sich eher im Zentrum der Milchstraße befinden, sind hingegen nur wenig beeinflusst von eindringenden Galaxien und keiner zusätzlichen Bewegungsenergie ausgesetzt. Sie migrieren erst zeitversetzt, bedingt durch von Mergern ausgelöste Spiralkräfte, vom Galaxienzentrum weg Richtung Sonne und verfügen über eine vernachlässigbare senkrechte Bewegungsgeschwindigkeit. Dies erklärt warum wir heute Sterne im Umkreis der Sonne beobachten können, die zwar ein ähnliches Alter haben, sich in ihrer Geschwindigkeit jedoch stark voneinander unterscheiden.

AIP-Wissenschaftler Ivan Minchev: „Mit unseren Ergebnissen wird es möglich sein, die Entwicklung unserer Heimatgalaxie genauer als zuvor nachzuzeichnen und zwar indem wir uns anschauen, welche Sterne um uns herum sind und wie sich diese bewegen. Darüber können wir ableiten, welche Sterne wann und von wo ihren Weg vom Zentrum der Milchstraße in die äußere Galaxis angetreten haben. Unser Verständnis der Entwicklung der Milchstraße wird dadurch ein besseres werden."

Die Studie "A new stellar chemo-kinematic relation reveals the merger history of the Milky Way disc" ist am 20. Januar in den Astrophysical Journal Letters erschienen.

 

Bilderklärung (englisch): Three stages of the evolution of the galaxy simulation used to model the Milky Way. Face-on (top) and edge-on (bottom) stellar density contours are shown for each time. Each square panel has a side of about 117,500 light years. The mass and frequency of satellites galaxies interacting with the disc decrease with time. (Credit: AIP)

 

Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Ivan Minchev, 0331-7499 454, iminchev@aip.de

Pressekontakt: Kerstin Mork, 0331-7499 469, presse@aip.de

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP 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.

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Hightech aus Potsdam für das weltgrößte Teleskop

Installation der PFUs am LBT. (Credit: AIP)

Hightech aus Potsdam für das weltgrößte Teleskop

19. November 2013. Zwei Hochleistungsinstrumente aus Potsdam-Babelsberg sind zur Installation am Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona, dem größten Spiegelteleskop der Welt, angekommen. Die ...

Die PFUs wurden komplett durch Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) in Babelsberg entwickelt und konstruiert. Nach der erfolgreichen Verschiffung und Anlieferung an ihren Bestimmungsort in 3.200 Metern Höhe in Arizona, werden die beiden Steuerelemente, jedes so groß wie ein Kleinwagen, nun auf der Beobachtungsplattform des Teleskops installiert. Ende November werden sie „first light“ empfangen. Die hochempfindlichen Optiken werden dann das erste Mal dem Sternenlicht ausgesetzt. Erst durch die PFUs kann in naher Zukunft der Spektrograph PEPSI, der noch in den Werkstätten des AIP gefertigt wird, in Betrieb gehen und Forschern aus aller Welt zur Verfügung stehen.

Prof. Klaus G. Strassmeier, Leiter der Projekte PEPSI & PFU und einer der Direktoren des AIP: „Die Kunst der beiden PFUs besteht darin, das Sternenlicht von den beiden 8,4 Meter durchmessenden LBT-Hauptspiegel in zwei mikroskopisch dünne Glasfaserkabel mit einem Durchmesser von nur 0,1 Millimetern einzuleiten. Alle Lichtspektren vom ultravioletten bis ins infrarote, in allen Lagen des Teleskops und bei möglichst allen Witterungen, die ganze Nacht lang während sich die Erde dreht werden durch die PFUs fließen und das ohne Verlust eines Photons – oder zumindest nur weniger.“

Drei verschiedene Faserbündel stehen den Forschern zur Verfügung und bestimmen am Ende das Auflösungsvermögen des PEPSI-Spektrographen. Darunter versteht der Astronom die Separation engster Übergangsfrequenzen des Zustandes eines Elektrons im Plasma eines Sternes. Mit PEPSI und den beiden PFUs wird ein Auflösungsvermögen erreicht, das dem Hundertstel eines Atomdurchmessers entspricht.

Dank des ausgefeilten elektronischen und optischen Aufbaus in ihrem Inneren ist es mit den PFUs auch möglich, Abbildungsfehler der durch Schwerkraft und thermische Ausdehnung bedingten Deformation der beiden großen Hauptspiegel zu kompensieren (sogenannte „Aktive Optik“). Zudem verbessern die Potsdamer Instrumente die Nachführung des Teleskops. Aufgrund der Erdrotation ist es notwendig Teleskope nachzuführen, also die Erdrotation auszugleichen, um so das beobachtete Objekt stets im Fokus zu halten. PEPSI Projektwissenschaftler Dr. Ilya Ilyin: „Um die Nachführung sicherzustellen, leiten die PFUs über eine Auswahl spezieller Lichtteiler einen Anteil des aufgenommen Sternenlichts an je zwei CCD-Sensoren (Charge Coupled Devices) weiter.“ Der CCD-Sensor ist ein hochempfindlicher Lichtsensor, der minimalste Helligkeitsänderungen und Verschiebungen registriert und so das stellare Beobachtungsobjekt in „Realzeit“ im Teleskopfokus behält.

 

Bild: Installation der PFUs am LBT in Arizona. Die PFU (mittig) wird unter der Beobachtung der AIP-Wissenschaftler angehoben. Links sieht man einen der großen LBT-Spiegel.

 

Wissenschaftlicher Kontakt: Prof. Dr. Klaus G. Strassmeier, kstrassmeier@aip.de

Pressekontakt: Kerstin Mork, 0331-7499 469, presse@aip.de

 

Das Large Binocular Telescope (LBT) befindet sich am Mt. Graham International Observatory in Arizona, USA. Dank seines neuartigen Designs sammelt es das Licht aus dem Universum simultan mit zwei kreisrunden Spiegeln, die jeweils einen Durchmesser von 8,4 Metern besitzen. Die gesamte Auffangfläche entspricht der eines Einzelspiegels von 11,8 Metern Durchmesser. Damit ist das LBT in Bezug auf die Lichtsammlung das leistungsfähigste Teleskop in der Welt auf einer einzelnen Montierung. Verschiedene Instrumente zur Bündelung des Lichts der beiden Spiegel im sogenannten Interferometrie-Modus befinden sich in der Entwicklung. Sie werden es dem LBT schließlich ermöglichen, eine etwa zehnmal so hohe Bildauflösung wie das Hubble Weltraumteleskop zu haben.

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP 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

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Das galaktische Flattern

Geschwindigkeitsfeld, s.u.. (Credit: AIP)

Das galaktische Flattern

22. Oktober 2013. Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, flattert. Dies hat ein Team von Astronomen um Mary Williams vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) nun festgestellt. Die Wisse...

Dass sich unsere Heimatgalaxie in permanenter Bewegung befindet, ist seit Langem bekannt. Als Balkenspiralgalaxie rotiert sie um das galaktische Zentrum. Nun hat sich herausgestellt, dass sie auch nach Norden und Süden aus der galaktischen Scheibe heraus flattert – wie eine Flagge im Wind. Die Kräfte, die diese Bewegungen anstoßen kommen aus unterschiedlichen Richtungen und lösen so das Flattern aus. Der genaue Ursprung dieser Kräfte konnte noch nicht geklärt werden, die Astronomen vermuten, dass unter anderem der Durchgang kleinerer Galaxien durch die Milchstraße ein Grund sein könnte.

Die jetzt veröffentlichte Arbeit nutzt RAVE-Sterne, um die Geschwindigkeiten von Sternen im Umkreis unserer Sonne in allen Dimensionen zu messen. Das da dabei untersuchte Sternenfeld erstreckt sich 6.500 Lichtjahre ober- und unterhalb der Sonne und deckt ein Viertel des Weges bis zum galaktischen Zentrum ab. Um die Entfernung der Sterne zu bestimmen nutzten die Wissenschaftler Red Clump Stars. Red Clump Stars zeichnen sich durch ihre relativ identische Leuchtkraft aus, die für die  astronomische Entfernungsmessung besonders wichtig ist.

In der Verbindung der Rave-Daten mit anderen Daten war es so schließlich möglich erstmals präzise 3D-basierte Bewegungsmuster von Sternen zu erstellen. Diese Muster sind hoch komplex. Um die Muster zu entwirren und verstehen, legte das Forscherteam seinen Fokus auf die Untersuchung der unterschiedlichen Bewegungsmustern, wie sie über- und unterhalb der galaktischen Scheibe gefunden werden können. Es stellte sich heraus, dass die Bewegungen und Geschwindigkeiten innerhalb der Milchstraße vielfältiger sind als gedacht. Den vertikalen Bewegungen liegt beispielsweise ein wellenförmiges Muster zugrunde aus dem einzelne Sterne quasi rausgeschossen werden. Mit den neuen Ergebnissen wird es zukünftig möglich sein, wesentlich präzisere 3D-Modelle unserer Galaxie zu erstellen.

Die Publikation ist online auf http://arxiv.org/abs/1302.2468 veröffentlicht und diesen Monat in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) erschienen.

 

Wissenschaftlicher Kontakt: Mary Williams, mary@aip.de

Pressekontakt: Kerstin Mork, 0331-7499 469, presse@aip.de

 

Bilderklärung: Aufnahme eines Geschwindigkeitsfelds durch RAVE. Der Ausschnitt zeigt eine Fläche senkrecht zur Ebene der Milchstraße. Die Pfeile markieren die Bewegungsrichtung der Sterne. Die Farben signalisieren verschiedene Geschwindigkeiten (Credit: AIP).

 

RAVE ist ein multinationales Projekt unter Führung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP), an dem sich Wissenschaftler aus Australien, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Italien, Kanada, den Niederlanden, Slowenien und den USA beteiligen. Die Finanzierung von RAVE, die einen umfangreichen Zugang zum Teleskop und Instrument ermöglicht, wird von den teilnehmenden Institutionen und von den jeweiligen nationalen Organisationen zur Forschungsförderung geleistet.

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP 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.

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