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CALIFA
Detaillierter Blick auf über 600 Galaxien
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
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7. November 2012

Die derzeit am spanischen Calar-Alto-Observatorium laufende CALIFA-Durchmusterung soll detaillierte Spektren von über 600 Galaxien unserer kosmischen Umgebung liefern. Aus diesen lassen sich dann Informationen über die Dynamik und die chemische Zusammensetzung der Systeme ableiten. Jetzt wurde der erste Datensatz mit 100 Galaxien veröffentlicht.

CALIFA

Die CALIFA-Durchmusterung liefert detaillierte Informationen über 600 Galaxien im lokalen Universum, wie etwa die ruhige elliptische Galaxie NGC 6125 (oben) und die Spiralgalaxie NGC 2916, in der sich auch heute noch neue Sterne bilden (unten). Bild: CALIFA-Team / M. Lyubenova (MPIA)  [Großansicht

Galaxien bilden praktisch das Grundgerüst des Universums. Diese eindrucksvollen Systeme können aus einige Millionen bis zu mehreren Hundert Milliarden Sternen bestehen und außerdem noch Gas, Staubwolken und Dunkle Materie enthalten. "Die dynamischen Vorgänge in Galaxien und ihre Wechselwirkung untereinander zu verstehen ist ein wichtiger Baustein unseres Verständnisses unserer kosmischen Umwelt" sagt Dr. Glenn van de Ven vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), ein Mitglied des CALIFA Managing Board. "Sie haben die Galaxien zu dem gemacht, was sie heute sind."

Üblicherweise müssen sich Astronomen, die Galaxien beobachten, zwischen komplementären Beobachtungstechniken entscheiden. Bilden sie eine Galaxie mit einer astronomischen Kamera ab, dann halten sie zwar das Aussehen der Galaxie fest, können aber nicht gleichzeitig eine detaillierte Lichtanalyse vornehmen, also ein Spektrum aufnehmen. Benutzen sie dagegen einen Spektrografen, um das Licht zu analysieren, dann erhalten sie damit nur wenig Information über das Erscheinungsbild der Galaxie oder über die räumliche Verteilung bestimmter spektraler Eigenschaften.

Die Integral-Field-Spektroskopie (IFS), die sich zunehmender Beliebtheit erfreut, verbindet die Vorteile beider Methoden. Das IFS-Instrument PMAS am 3,5-Meter-Teleskop des Calar Alto-Observatoriums beispielsweise leitet das Licht aus 350 Teilabschnitten eines Galaxienbildes mithilfe ebenso vieler Glasfasern einer spektroskopischen Analyse zu. So erhält man für alle diese Bildabschnitte gleichzeitig Daten etwa zu chemischer Zusammensetzung der Materie und zur Bewegung der Sterne, aus denen sich dann detaillierte Karten der Eigenschaften der Galaxie erstellen lassen.

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Für die CALIFA-Durchmusterung, CALIFA steht für "Calar Alto Legacy Integral Field Area",  wurden mehr als 900 Galaxien in unserer kosmischen Nachbarschaft, also in Entfernungen zwischen 70 und 400 Millionen Lichtjahren von unserer Heimatgalaxie, ausgesucht, die am Nordhimmel stehen und jeweils ganz in das Blickfeld des PMAS-Instruments hineinpassen. Alle verschiedenen Galaxientypen sind in der Stichprobe vertreten - von elliptischen Galaxien bis zu majestätischen Spiralgalaxien wie der Milchstraße oder der Andromedagalaxie.

Das Observatorium auf dem spanischen Calar Alto, das vom Max-Planck-Institut für Astronomie und dem Astrophysikalischen Institut Andalusien in Granada betrieben wird, hat der CALIFA-Durchmusterung über drei Jahre hinweg 250 Beobachtungsnächte mit dem 3,5-Meter-Teleskop zugewiesen. CALIFA ist ein Gemeinschaftsprojekt von mehr als 80 Wissenschaftlern aus 25 verschiedenen Forschungsinstituten in 13 verschiedenen Ländern. In der vorgesehenen Beobachtungszeit sollten genaue Untersuchungen von rund 600 dieser ausgewählten Galaxien möglich sein.

Die Daten, die CALIFA liefert, könnten das Verständnis der Astronomen von der Galaxiendynamik umkrempeln. Dr. Knud Jahnke, einer der Mitbegründer von CALIFA, findet dabei ein Themengebiet besonders spannend: "In diesen Galaxien werden große Gasmengen ionisiert - intensive Strahlung schlägt Elektronen aus den Gasatomen heraus. Mit CALIFA können wir diese Vorgänge so detailliert untersuchen wie nie zuvor." Mit teils überraschenden Konsequenzen, wie der Doktorand Robert Singh ergänzt: "Die letzten 30 Jahre lang waren Astronomen überzeugt, zu wissen, was die Quelle dieser ionisierenden Strahlung ist. Aber unsere erste Analyse von CALIFA-Daten liefert überzeugende Anzeichen dafür, dass die bisherige Erklärung schlicht falsch ist."

"Sogar die mysteriöse Dunkle Materie in diesen Galaxien wird sich nicht länger vor uns verstecken können", fügt Dr. Mariya Lyubenova hinzu, die ebenfalls am MPIA arbeitet. Dunkle Materie ist für rund 20 Prozent der Gesamtenergie des Universums verantwortlich, aber ihre genaue Verteilung in Galaxien ist nicht einfach zu bestimmen. Da Dunkle Materie keinerlei Licht abstrahlt, kann sie nicht direkt beobachtet werden. Über ihre Schwerkraft beeinflusst sie allerdings die Bewegungen von Gas und Sternen einer Galaxie. Die kann CALIFA mit hoher Genauigkeit vermessen und so die Verteilung von Dunkler Materie in den beobachteten Galaxien nachweisen.

Ein wichtiger Punkt für die Astronomen ist, dass es sich bei CALIFA um einen sogenannten "Legacy Survey" handelt: Die CALIFA-Daten werden allen Wissenschaftlern weltweit frei zugänglich gemacht. Jetzt ist der erste Datensatz mit 100 Galaxien freigegeben worden. CALIFA ist die erste Integral-Field-Spektroskopie-Studie, die in dieser Weise frei zugänglich gemacht wird. Ist die Durchmusterung abgeschlossen, dann wird sie die größte ihrer Art sein.

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siehe auch
PMAS: Spektralanalyse im Breitwandformat - 5. November 2009
Calar Alto: Zukunft des spanisch-deutschen Observatorium gesichert - 28. Dezember 2004
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Astronomie
Calar Alto Astronomical Observatory
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