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MUSE wirft detailliertesten Blick auf Galaxienfeld

Das Farbbild zeigt das Hubble Ultra Deep Field, aufgenommen mit dem MUSE-Instrument am Very Large Telescope der ESO. (Vollständige Bildunterschrift im Text.) Herkunftsnachweis: ESO/MUSE HUDF collaboration

MUSE wirft detailliertesten Blick auf Galaxienfeld

29. November 2017. Astronominnen und Astronomen haben mit dem MUSE-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile das Hubble Ultra Deep Field in den Blick genommen und die Entfernungen sowie E...

„Die MUSE-Daten haben zum ersten Mal eine systematische Untersuchung der Bewegung von Sternen in Galaxien im frühen Universum ermöglicht“, erklärt Davor Krajnović vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), einer der Autoren der wissenschaftlichen Publikationen, die die Ergebnisse dieser Studie präsentieren. „Unsere Resultate zeigen, dass reguläre Sternbewegungen, die für die Sternentstehungsgalaxien im heutigen Universum typisch sind, bereits vor etwa 6 Milliarden Jahren etabliert waren.“

Das MUSE-Team beobachtete das Hubble Ultra Deep Field (HUDF), eine sehr gut erforschte Himmelsregion im südlichen Sternbild Chemischer Ofen (lat. Fornax). Die Forscherinnen und Forscher sammelten präzise spektroskopische Informationen von 1.600 Galaxien. Das sind zehnmal so viele Galaxien wie in den vergangenen zehn Jahren mit bodengebundenen Teleskopen in diesem Feld untersucht wurden. Die originalen HUDF-Bilder, die mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA aufgenommen wurden, waren zum Zeitpunkt ihrer Veröffentlichung in 2004 bahnbrechend in dem Bereich der tiefen Himmelsaufnahmen. Trotz der Tiefe der Hubble-Beobachtungen hat MUSE nun – abgesehen von vielen weiteren Ergebnissen – 72 Galaxien zu Tage gebracht, die nie zuvor in diesem kleinen Bereich des Himmels beobachtet wurden. Die MUSE-Daten liefern einen neuen Blick auf dunkle, sehr weit entfernte Galaxien, die wir zu einem Zeitpunkt sehen, als das Universum vor gut 13 Milliarden Jahren gerade erst entstanden war. Das Instrument hat in dem bereits gut untersuchten Gebiet Galaxien entdeckt, die 100 Mal lichtschwächer sind als jene in früheren Untersuchungen, was unser Verständnis über Galaxien jeden Alters verbessern wird.

„Mit MUSE haben wir viele sehr lichtschwache und kleine Galaxien entdeckt – sogar mehr, als wir erwartet hatten“, sagt Lutz Wisotzki, Projektwissenschaftler für MUSE am AIP. „Die kombinierte ultraviolette Strahlung von diesen leuchtschwachen Galaxien hat das Universums, wie wir es kennen, entscheidend geprägt.“

Die Untersuchungen brachten 72 Galaxien zutage, die man als Lyman-alpha-Emitter bezeichnet, da sie nur im Lyman-alpha-Licht, der hellsten Linie von Wasserstoffgas, leuchten. Diese Objekte konnten nur entdeckt werden, weil MUSE das Licht nach Farben bzw. Wellenlängen auflöst. Auf tiefen Direktaufnahmen wie von Hubble bleiben sie jedoch unsichtbar. Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Untersuchungen war der systematische Nachweis von leuchtenden Wasserstoffhalos um Galaxien im frühen Universum, was Astronomen eine neue und vielversprechende Möglichkeit bietet, zu untersuchen, wie Materie in frühe Galaxien hinein- und herausströmt.

In den Fachartikeln werden auch andere Aspekte dieses einzigartigen Datensatzes diskutiert, einschließlich der Erforschung der Rolle lichtschwacher Galaxien während der kosmischen Reionisation, die nur 380.000 Jahre nach dem Urknall stattfand, der Galaxienverschmelzungsrate im jungen Universum, galaktische Winde, Sternentstehung sowie die Kartierung der Bewegung von Sternen im frühen Universum.

MUSE ist ein Integralfeld-Spektrograf, der am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) im Einsatz ist. Die Universität Lyon (CRAL, CNRS) in Frankreich und die ESO haben die Leitung des Projektes inne. MUSE deckt den sichtbaren bis nahen infraroten Bereich ab und kann gleichzeitig Tausende von Spektren von ganzen Himmelsregionen aufnehmen sowie aus diesen Daten Bilder rekonstruieren. MUSE ist eines der erfolgreichsten und gefragtesten Instrumente am VLT. Die MUSE-Kollaboration nutzt ihre garantierte Beobachtungszeit (Englisch: Guaranteed Time Observing, GTO). AIP-Mitarbeiterinnen und -Mitarbeiter in dem MUSE-GTO-Team sind Andreas Kelz, Josephine Kerutt, Davor Krajnović, Martin Roth, Rikke Saust, Kasper Schmidt, Ole Streicher, Matthias Steinmetz, Tanya Urrutia, Peter Weilbacher und Lutz Wisotzki.

„Mehrere Personen am AIP waren an den jetzt veröffentlichten Studien beteiligt“, so Davor Krajnović. „Die spektroskopische Durchmusterung war einer der Hauptgründe dafür, MUSE zu bauen. Der Beitrag des AIP war entscheidend, vom Bau des Instruments über die Entwicklung der Datenreduktions-Software bis hin zur wissenschaftlichen Auswertung und Publikationen.“

 

MUSE-HUDF-Sonderausgabe in A&A:
www.aanda.org/component/toc/?task=topic&id=868

More information about MUSE:
http://www.aip.de/en/research/research-area-drt/research-groups-and-projects-1/3d-spectroscopy/muse/development-of-the-muse-integral-field-spectrograph?set_language=en

Pressemitteilung, Bilder und Videos der ESO:
https://www.eso.org/public/germany/news/eso1738/


Wissenschaftliche Kontakte:

Dr. Davor Krajnovic, 0331-7499 237, dkrajnovic@aip.de
Dr. Lutz Wisotzki, 0331-7499 532, lwisotzki@aip.de

Pressekontakt: Katrin Albaum, 0331-7499 803, presse@aip.de

Bildunterschrift: Das Farbbild zeigt das Hubble Ultra Deep Field, aufgenommen mit dem MUSE-Instrument am Very Large Telescope der ESO. Die Aufnahme gibt jedoch nur einen kleinen Einblick in den Reichtum der MUSE-Daten, die auch für jedes Pixel im Bild ein Spektrum zur Verfügung stellen.
Herkunftsnachweis: ESO/MUSE HUDF collaboration


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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Licht im Dunkeln: Galaxien erhellen MultiDark Universum

Visualisierung der Modellgalaxien. Bild: Kristin Riebe/AIP

Licht im Dunkeln: Galaxien erhellen MultiDark Universum

20. November 2017. Ein internationales Team mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) hat einen der größte Datensätze von Galaxien in ein...

Das Universum ist angefüllt mit einer Vielzahl an Galaxien, die selbst Ansammlungen von Milliarden von Sternen sind. Die Kosmologie versucht zu klären, wie solche „Inseln im Universum“ entstehen und verteilt sind. Erdgebundene Observatorien sowie Weltraumteleskope ermöglichen es, in bislang unerreichte Entfernungen zu schauen – und damit auch Milliarden von Jahren zurück in die frühe Entwicklungsphase des Universums. Mithilfe von theoretischen Modellen interpretieren Astronominnen und Astronomen diese Daten. Dazu erstellen sie Simulationen von Modelluniversen und -galaxien und überprüfen somit ihre Theorien. Diese virtuellen Universen erfordern aufwändige Computer-Simulationen, die numerisch sehr anspruchsvoll sind und dennoch nicht an die schiere Vielzahl und Detailliertheit der beobachteten Galaxien heranreichen können.

 

Jetzt hat ein internationales Team von Experten aus Südamerika, den USA, Europa und Australien, unter Leitung von Prof. Dr. Alexander Knebe von der Autonomen Universität Madrid und Prof. Dr. Francisco Prada vom Astrophysikalischen Institut Andalusiens (IAA-CSIC), auf Basis einer Simulation die „MultiDark-Galaxien“ erzeugt, die derzeit eine der größten publizierten Datensammlungen zu einem virtuellen Universum ist. Die Forscherinnen und Forscher stellen der wissenschaftlichen Gemeinschaft Galaxienkataloge zur Verfügung, die auf verschiedenen Modellen basieren. Diese enthalten jeweils alle relevanten physikalischen Prozesse der Galaxienbildung und stimmen mit spezifischen Beobachtungen überein.

 

Alle Galaxiendaten sowie auch Daten zur Simulation selbst sind über die CosmoSim-Datenbank auf www.cosmosim.org des AIP publiziert und zugänglich. Ein Teil der Daten ist zudem auf der Seite www.skiesanduniverses.org erhältlich, die von der New Mexico State University, USA, und dem IAA-CSIC, Spanien, betrieben wird. Mehr als 100 Millionen virtuelle Galaxien sind pro Modell verfügbar – dies entspricht einem kosmologischen Volumen, das mit dem Umfang vergleichbar ist, den derzeitige und künftige Beobachtungsinstrumente erforschen. Hierdurch haben Astronominnen und Astronomen eine neue Möglichkeit, ihre Beobachtungen mit theoretischen Modellen zu vergleichen, und auch Vorhersagen für neue Beobachtungen zu erarbeiten. Mehr hierzu in dem begleitenden Artikel in MNRAS, verfügbar unter arXiv: 1710.08150

 

Visualisierung der Modellgalaxien. Das linke Bild zeigt einen Ausschnitt der gesamten Simulation mit einer Kantenlänge von 4,8 Milliarden Lichtjahre und einer Dicke von nur 4,7 Millionen Lichtjahre. Jede Galaxie in diesem Bereich ist durch einen gelben Punkt dargestellt; der Hintergrund gibt die Dunkle-Materie-Dichte wider. Im rechten Bild ist ein kleiner Ausschnitt vergrößert dargestellt. Hier sind die Dunkle-Materie-Halos, in die die Galaxien eingebettet sind, als Kreise dargestellt, wobei ihr Farbwert die projizierte Dichte angibt und ihre Größen mit der jeweiligen Masse skalieren. Credit: Kristin Riebe/AIP

 

Pressemitteilung der Universidad Autónoma Madrid: https://www.uam.es/

Mehr Informationen zu MultiDark: http://www.multidark.es

Mehr Information zur CosmoSim Datenbank: https://www.cosmosim.org/

 

Wissenschaftlicher Kontakt:
Noam Libeskind, +49 331-7499 641, nlibeskind@aip.de

 

Pressekontakt:
Katrin Albaum, +49 331-7499 803, presse@aip.de

 

Datenbankkontakt:
Kristin Riebe, +49 331-7499 377, kriebe@aip.de

Anastasia Galkin, +49 331-7499 685, agalkin@aip.de
Harry Enke, +49 331-7499 433, henke@aip.de

 

Die CosmoSim Datenbank ist ein Service des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP). Sie enthält veröffentlichte Daten kosmologischer Simulationen mit verschiedenen Volumen und Auflösungen. Auf die Daten kann über ein Webinterface oder mit Werkzeugen des Virtuellen Observatoriums zugegriffen werden.

 

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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Himmelsdurchmusterung der nächsten Generation

Eine künstlerische Darstellung der Teile des Universums, die SDSS-V untersuchen wird. (Vollständige Bildunterschrift siehe Text.) Bild: Robin Dienel/Carnegie Institution für Science/SDSS

Himmelsdurchmusterung der nächsten Generation

17. November 2017. Die Alfred P. Sloan Foundation vergibt 16 Millionen US-Dollar für den Sloan Digital Sky Survey (SDSS-V), der damit in seine fünfte Runde geht. Die Förderung soll ab 2020 eine ...

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ist ein assoziiertes Mitglied des SDSS mit Nutzungsrechten für Forscherinnen und Forscher sowie Doktorandinnen und Doktoranden. „Das AIP beteiligt sich vor allem an der APOGEE-Studie, die das vom AIP geleitete Projekt RAVE ergänzt“, sagt Prof. Dr. Matthias Steinmetz, der leitende Wissenschaftler des AIP in der SDSS-Kollaboration. “Die  Beobachtungen ermöglichen uns detaillierte Untersuchungen der Milchstraße und so neue Erkenntnisse über die Struktur und die Entstehung unserer Heimatgalaxie zu gewinnen.”

 

Ebenso wie vorangehende Sloan-Himmelsdurchmusterungen will SDSS-V innerhalb des Projekts gewonnene Daten öffentlich zugänglich machen – in einem Format, das für eine breite Personengruppe hilfreich ist, vom Studierenden bis zu Nachwuchswissenschaftlern und langjährigen Astrophysikern.

 

Die Studie wird von zwei Standorten aus betrieben: Das Apache Point Observatory in New Mexico, USA, beherbergt das vom Survey ursprünglich eingesetzte 2,5-Meter-Teleskop. Zudem nutzen die Forschenden das Carnegie’s-du-Pont-Teleskop im Las Campanas Observatory in Chile. Dank optischer und infraroter Spektroskopie wird SDSS-V nicht nur in zwei Hemisphären, sondern auch in zwei Wellenlängenbereichen des Lichts beobachten.

 

Die neue Generation des Sloan Digital Sky Survey wird den zweiten APOGEE-Spektrografen nutzen, der kürzlich am du-Pont-Teleskop installiert worden ist. Dieser und auch sein Zwilling am Apache Point Observatory durchdringen den Staub in unserer Galaxie und erlauben so hochaufgelöste Spektren für Hunderte von Sternen im infraroten Wellenlängenbereichen. Im optischen Wellenlängenbereich können die BOSS-Zwillingsspektrografen gleichzeitig Spektren für 500 Sterne und Quasare gewinnen. Darüber hinaus soll ein neues Paar von Integralfeldspektrografen jeweils bis zu 2.000 Spektren von Himmelsobjekten aufnehmen.

 

SDSS-V wird sich aus drei Projekten zusammensetzen, die jeweils verschiedene Bestandteile des Universums kartieren: Der Milchstraßen-Kartograf (Milky Way Mapper), der Schwarzes-Loch-Kartograf (Black Hole Mapper) und der Lokale-Nachbarschaft-Kartograf (Local Volume Mapper). Das erste Projekt befasst sich mit der Entstehung der Michstraße und ihren Sternen und Planeten. Das Zweite untersucht die Entstehung, das Wachstum und die Größe von supermassereichen Schwarzen Löchern, die in den Zentren von Galaxien lauern. Das letzte der drei Teilprojekte wird die erste vollständige spektroskopische Kartierung unserer Nachbargalaxien erstellen. „Diese Projekte ergänzen die Erkenntnisse, die wir mit dem ebenfalls geplanten 4MOST-Survey gewinnen werden, bei dem das AIP federführend ist“, fügt Dr. Cristina Chiappini hinzu, die das AIP in der SDSS-Kollaboration repräsentiert.

 

Ein astrophysikalisches Forschungskonsortium für die beteiligten Institutionen der SDSS-Kollaboration leitet den Sloan Digital Sky Survey. Der SDSS-IV wird von der Alfred P. Sloan Foundation, dem U.S. Department of Energy Office of Science sowie von den beteiligten Institutionen gefördert. Die fünfte Generation des Projektes bildet derzeit ihr Konsortium und wird bereits von 18 Institutionen unterstützt, denen das AIP angehört.

 

Pressemitteilung des Sloan Digital Sky Surveys:
www.sdss.org/press-releases/sdss5

 

Die Webseite des SDSS:
www.sdss.org

 

Wissenschaftliche Kontakte:
Prof. Dr. Matthias Steinmetz, +49 331-7499 801, msteinmetz@aip.de
Dr. Cristina Chiappini, +49 331 7499-454, cristina.chiappini@aip.de

Pressekontakt:
Katrin Albaum, +49 331-7499 803, presse@aip.de

Bildunterschrift:
Eine künstlerische Darstellung der Teile des Universums, die SDSS-V untersuchen wird. Der Survey wird Millionen von Sternen studieren, um eine Karte der gesamten Milchstraße zu erstellen. In weiterer Ferne wird SDSS-V den bislang detailliertesten Blick auf die größten nahegelegenen Galaxien wie Andromeda und die Große Magellansche Wolke werfen. Darüber hinaus wird die Studie Quasare untersuchen – helle Lichtpunkte, die ihre Energie von Materie beziehen, die in gigantische Schwarze Löcher fällt. Bild: Robin Dienel/Carnegie Institution für Science/SDSS

 

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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Prädikat für Chancengleichheit

1. November 2017. Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat das Prädikat „TOTAL E-QUALITY“ für die Jahre 2017 bis 2019 erhalten. Dieses zeichnet Organisationen aus Wirtschaft, W...

„Das Leibniz-Institut für Astrophysik verfügt über inzwischen gut etablierte Strukturen im Bereich der Gleichstellung“, so die Jury in ihrer Begründung zur Vergabe. „In den vergangenen Jahren konnten erhebliche Erfolge bei der Erhöhung der Frauenanteile in führenden Positionen erzielt werden.“ Besonders erfreulich seien auch der überdurchschnittlich hohe Anteil von Frauen bei den Studienabschlüssen und den Dissertationen sowie das überzeugende Gesamtkonzept bei der Vereinbarkeit von Beruf und Familie. Das AIP setzt sich für angestrebte strukturelle Entwicklungen mittel- bis langfristig zu verfolgende interne Strukturziele und definiert sowie verankert in diesen auch personal- und gleichstellungsrelevante Ziele. Für 2020 hat sich das Institut im so genannten Kaskadenmodell neue Zielquoten für die Gleichstellungsarbeit gesetzt. Eine aktive und gleichstellungsorientierte Rekrutierung soll es ermöglich, die Zielquoten zu erreichen.

Derzeit sind die Führungspositionen am AIP zu insgesamt 19 Prozent mit Frauen besetzt; der Anteil der weiblichen Beschäftigten liegt insgesamt bei 28 Prozent. Um die Vereinbarkeit von Beruf und Familie sicherzustellen, ermöglicht das AIP allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern beispielsweise bereits seit einigen Jahren eine Flexibilisierung der individuellen Arbeitszeit. „Nach den erreichten Erfolgen bei der Gleichstellungsarbeit und der Vereinbarkeit von Beruf und Familie gilt es nun, das AIP durch eine Fokussierung auf das Thema Chancengleichheit noch attraktiver zu machen“, sagt Matthias Winker, Administrativer Vorstand des AIP. „Die Thematik Chancengleichheit nimmt die Bedürfnisse der Kolleginnen und Kollegen in einem internationalen Institut, wie dem AIP, noch gezielter in den Blick und hat auch Anknüpfungspunkte zu Diversity. Hierin sehe ich, nach nunmehr bereits zweimaliger erfolgreicher Zertifizierung der hohen Standards am AIP, die Chance und Herausforderung für die Zukunft“, so Winker weiter.

Die Jury begrüße ausdrücklich die ambitionierten Ziele, die sich das AIP für zukünftige Stellenbesetzungen gesetzt hat, ebenso wie geplante Maßnahmen im Bereich Personalmarketing, Institutionalisierung und Pflege. „Wir freuen uns, wenn im Jahr 2020 eine erneute Bewerbung erfolgt, die weitere Fortschritte und Nachhaltigkeit auf dem Weg zur Chancengleichheit deutlich macht. Damit kann das Prädikat dann erneut für drei Jahre erworben werden.“

Webseite von TOTAL E-QUALITY: www.total-e-quality.de

Kontakt: Matthias Winker, Administrativer Vorstand, 0331-7499 811

Pressekontakt: Katrin Albaum, 0331-7499 803, presse@aip.de

 

Matthias Winker, Administrativer Vorstand des AIP, mit der Urkunde zum Prädikat „TOTAL E-QUALITY“. Bild: TOTAL E-QUALITY Deutschland e. V.

 



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 LBT polarisiert: Erstes Licht für die PEPSI-Polarimeter

Das Large Binocular Telescope auf dem Mt. Graham, Arizona. Bild: Large Binocular Telescope Observatory

Das LBT polarisiert: Erstes Licht für die PEPSI-Polarimeter

12. Oktober 2017. Dank eines einzigartig gestalteten „Zwei-In-Einem-Instruments“, das an das weltweit leistungsfähigste Teleskop angeschlossen ist, können Astronominnen und Astronomen genauer...

Die Installation des am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) entwickelten Instruments PEPSI (Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument) am Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona wurde nun erfolgreich fertig gestellt und die beiden Polarimeter in den Brennpunkten des LBT montiert. Wissenschaftler haben das Teleskop auf den Stern Gamma Equ gerichtet und polarisiertes Licht, das in bestimmten Ausbreitungsrichtungen bevorzugt schwingt, erhalten. Mithilfe der so erstellten Spektren können Astronominnen und Astronomen beispielsweise ableiten, wie die Geometrie und Stärke von magnetischen Feldern auf den Oberflächen von weit entfernten Sternen beschaffen sind, oder das Sternlicht, das von den Atmosphären potenziell bewohnbarer Exoplaneten reflektiert wird, untersuchen.

Ein Polarimeter spaltet das Licht von Sternen gemäß dessen Schwingungsebenen auf. Im Gegensatz dazu zerlegt ein Spektrograf das Licht nach der Schwingungsfrequenz der Wellen. Wenn Astronomen Polarimeter und Spektrograf sowie ein leistungsstarkes Teleskop kombinieren, können sie Spektren von polarisiertem Licht erstellen. Dies erlaubt es ihnen wiederum, die Wellenfront des eintreffenden Sternenlichts vollständig zu charakterisieren und Details, die sonst verborgen blieben, offenzulegen.

Bei der Analyse des magnetischen Referenzsterns Gamma Equ erhielten die Wissenschaftler eine Reihe von Spektren in zirkular und linear polarisiertem Licht. Diese Spektren haben eine Auflösung von R=λ/Δλ=120,000, was bedeutet, dass sie zwei Wellenlängen noch separieren können, die nur fünf Hundertstel vom Durchmesser eines Wasserstoff-Atoms auseinander sind. Die gemessenen Spektren umfassen zudem gleichzeitig zwei große Wellenlängen-Regionen im optischen Bereich und erreichten ein Signal-zu-Rauschen Verhältnis von 900 in 12 Minuten Belichtungszeit. Da die beiden Polarimeter für die beiden LBT-Teleskope – jedes hat einen Spiegel mit einem Durchmesser von 8,4 Metern – im Design identisch und modular aufgebaut sind, konnte die zirkulare und lineare Polarisation simultan gewonnen werden.

Die Testmessung mit Gamma Equ beinhaltete auch ein so genanntes Null-Spektrum. Ein Null-Spektrum entsteht, wenn die differentielle Beobachtungssequenz in den zwei Fasern ausgetauscht wird. Das Null-Spektrum würde idealerweise alle Polarisation vom Stern auslöschen und wäre unabhängig von der Wellenlänge. Jede verbleibende Polarisation wäre somit auf Effekte des Instruments zurückzuführen. „Das Null-Spektrum für PEPSI zeigt einen außergewöhnlich niedrigen Grad von instrumenteller Polarisation“, sagt Prof. Dr. Klaus Strassmeier, Principal Investigator des Projekts. „Das ist etwa zehnmal besser als bei den derzeit besten existierenden Spektralpolarimetern, die an anderen Teleskopen verfügbar sind.“ Verschiedene Ausstattungs- und Design-Merkmale von PEPSI erlauben die optimale Konfiguration des Polarimeters. „PEPSI wird es uns zukünftig ermöglichen, die magnetischen Felder von Sternen mit einer enorm hohen Präzision zu messen“, betont Dr. Ilya Ilyin. Alle Partner, die am LBT beteiligt sind und zu denen auch die deutsche astronomische Gemeinschaft gehört, können PEPSI bereits am LBT nutzen.

 

Polarimetrisches Spektrum

Bild 1: Das erste polarimetrische Spektrum von PEPSI. Das Zielobjekt ist der helle magnetische Stern “Gamma Equ”. Die schwarze Linie stellt das PEPSI-Spektrum dar, die rote zum Vergleich ein HARPS-Pol-Spectrum desselben Sternes. Von unten nach oben: Das magnetische Null-Spektrum um einen Faktor fünf vergrößert, die normalisierte lineare Stokes-Komponente U/Ic um einen Faktor fünf vergrößert, die normalisierte lineare Stokes-Komponente Q/Ic um einen Faktor fünf vergrößert, die normalisierte zirkulare Stokes-Komponente V/Ic sowie das normalisierte integrale Licht I/Ic. Bild: Ilya Ilyin/AIP

 

Polarimeter1 Polarimeter2

Bild 2: Die beiden Polarimeter SX und DS bei den zwei Spiegeln des LBT. Bilder: Klaus Strassmeier/AIP

 

Mehr Informationen zu PEPSI:

pepsi.aip.de

 

Mehr Informationen zum LBT:

www.lbto.org

LBT Blog: https://lbtonews.blogspot.com/2017/10/the-lbt-gets-polarized-first-light-for.html

 

Wissenschaftliche Kontakte:

Prof. Dr. Klaus G. Strassmeier (Principal Investigator), 0331-7499 223, kstrassmeier@aip.de

Dr. Ilya Ilyin (Projektwissenschaftler), 0331-7499 269, ilyin@aip.de

 

Pressekontakte:

Katrin Albaum (AIP), 0331-7499 803, presse@aip.de

Christian Veillet (Large Binocular Telescope Observatory), +1 (520) 621-5286, cveillet@lbto.org

 

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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