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VLT
First Light für MATISSE
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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6. März 2018

Im Februar konnten die ersten Beobachtungen mit dem neuen Interferometer-Instrument MATISSE gemacht werden, das im letzten Vierteljahr auf dem Gipfel des Paranal in Chile aufgebaut wurde. MATISSE kombiniert das Licht von mehreren Teleskopen des Very Large Telescope. Die Astronomen erhoffen sich unter anderem detaillierte Blicke in die Zentren von Galaxien und auf junge Sterne.

Interferogramm

Vier-Teleskop-Interferogramm des hellen Sterns Sirius im Zuge der First-Light-Beobachtung am 18. Februar 2018 mit dem MATISSE-Instrument. Das Bild ist die Farbdarstellung der Infrarotdaten. Die blauen Farben entsprechen dabei kürzeren und die roten Farben längeren Wellenlängen. Interferogramme sind die Rohdaten, aus denen hochaufgelöste Bilder der astronomischen Objekte gewonnen werden können. Bild: ESO / MATISSE-Konsortium  [Großansicht]

Nach insgesamt zwölf Jahren Design und Entwicklung in Europa ist das MATISSE-Interferometer im Lauf der letzten drei Monate am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte auf dem Cerro Paranal in Chile aufgebaut worden. Mit diesem Instrument werden insgesamt vier Einzelteleskope des VLT zu einem Interferometer mit extrem hoher Winkelauflösung verbunden. MATISSE wird die Erforschung der Umgebung von jungen Sternen, von Sternoberflächen und von aktiven Galaxienkernen im mittleren Infrarotbereich ermöglichen.

Im Februar 2018 konnte der erste erfolgreiche Einsatz, die sogenannte "First-Light-Beobachtung", mit diesem neuen, leistungsstarken und technisch herausfordernden Instrument durchgeführt werden. Das Ergebnis krönt die langjährige Arbeit einer großen Anzahl von Ingenieuren und Astronomen aus Frankreich, Deutschland und den Niederlanden, darunter auch der Forschungsgruppe "Infrarot-Interferometrie" am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

MATISSE ist ein Interferometrie-Instrument der zweiten Generation für das Very Large Telescope Interferometer (VLTI), das Beobachtungen mit extrem hoher Winkelauflösung ermöglicht. Es kombiniert abbildende und spektroskopische Interferometrie im mittleren Infrarot von drei bis fünf Mikrometer Wellenlänge (das sogenannte L- und M-Band) und von acht bis 13 Mikrometer Wellenlänge ( das N-Band). MATISSE baut auf der Erfahrung auf, die mit den VLTI-Instrumenten der ersten Generation wie etwa AMBER und MIDI gewonnen wurde, geht aber wesentlich weiter in der Fähigkeit zur Erzeugung detaillierter Bilder bei hoher Auflösung.

Das Instrument nutzt die Verbindung mehrerer Teleskope und die Wellennatur des Lichts, um so detailgenauere Bilder von Himmelsobjekten zu erhalten als mit jedem vorhandenen oder geplanten Einzelteleskop im gleichen Wellenlängenbereich möglich wäre. Die Erzeugung von hochaufgelösten Bildern im Infraroten stellt eine große technische Herausforderung dar, ermöglicht aber auch spektakuläre Ergebnisse wie die Entdeckung von planetenbildenden Scheiben um junge Sterne, aufgelöste Bilder der Oberfläche von Sternen oder von Staubscheiben um die Kernbereiche von aktiven Galaxien. Das Zielobjekt für die First-Light-Beobachtung mit MATISSE war der helle Stern Sirius.

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Aufgrund der technischen Herausforderungen gab es vor MATISSE nur einige wenige Interferometer im mittelinfraroten Spektralbereich: das SOIRDETE-Prototyp-Instrument auf dem Plateau de Calern in Frankreich, das ISI-Interferometer der Berkeley University in Kalifornien, das Keck-Interferometer auf dem Mauna Kea auf Hawaii sowie das MIDI-Instrument der ESO, ebenfalls am VLT. MATISSE ist für einen weiten Bereich von wissenschaftlichen Zielen ausgelegt, wobei die Untersuchung von Gas- und Staubscheiben um junge Sterne und die Kerne von aktiven Galaxien einen Schwerpunkt darstellt.

MATISSE verfügt über ein weltweit einzigartiges Leistungsvermögen: es eröffnet die L- und M-Bänder für Infrarot-Interferometrie mit großen Basislinien. Die Winkelauflösung im L-Band beträgt drei Millibogensekunden; das entspricht nur einem Drittel des Abstands Erde-Sonne bei einem Stern in über 300 Lichtjahren Entfernung. Mit unterschiedlichen spektralen Auflösungen in einem Bereich zwischen 30 und 5000 kann MATISSE charakteristische Spektrallinien von Atomen und Molekülen in Sternen und Galaxien unterscheiden. Außerdem kann MATISSE hochaufgelöste Bilder im mittleren Infrarot mit der Methode der Apertursynthese mit bis zu vier Teleskopen des VLT (entweder die 8,20-Meter-Hauptteleskope oder die 1,80-Meter-Hilfsteleskope) erzeugen.

"Mit einzelnen Teleskopen lässt sich eine maximale Auflösung erreichen, die durch den Durchmesser der Teleskopspiegel vorgegeben ist. Um eine noch höhere Auflösung zu erreichen, kombinieren oder besser gesagt interferieren wir das Licht von vier der VLT-Teleskope", sagt Bruno Lopez vom Observatoire de la Côte d'Azur in Nizza, der leitende Wissenschaftler des MATISSE-Projekts. "Diese interferometrische Technik ermöglicht uns eine sehr hohe Winkelauflösung, die proportional zum Abstand zwischen den beteiligten Teleskopen ist. Damit liefert MATISSE die schärfsten Bilder überhaupt im Wellenlängenbereich von drei bis 13 Mikrometer."

"MATISSE ermöglicht uns neben der hohen räumlichen Auflösung gleichzeitig eine hohe spektrale Auflösung", fügt Gerd Weigelt, vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie hinzu, der an der Entwicklung des Instruments beteiligt war. "So können wir unsere Untersuchungen in vielen spektralen Kanälen innerhalb von Spektrallinien durchführen und dadurch sogar die Geschwindigkeitsverteilung in unseren Objekten messen; das ist sehr wichtig für die Erforschung der physikalischen Eigenschaften dieser Objekte."

Der Wellenlängenbereich von MATISSE liefert hochaufgelöste Bilder im mittleren Infrarotbereich zum direkten Vergleich mit Bildern entsprechender Auflösung bei Submillimeter-Wellenlängen, die durch das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) zur Verfügung stehen. MATISSE stellt einerseits das Nachfolgeinstrument für MIDI, das MID-infrared Interferometric instrument am VLT dar, andererseits aber auch den Vorläufer für das zukünftige METIS-Instrument am Extremely Large Telescope (ELT). Weitere Testbeobachtungen mit MATISSE werden im Verlauf des Jahres 2018 erfolgen, bevor Anfang 2019 der normale Beobachtungsbetrieb beginnt, in dem MATISSE allen ESO-Astronomen zur Verfügung steht.

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siehe auch
VLTI: Die Blasen auf einem Roten Riesen - 22. Dezember 2017
VLTI: Detaillierter Blick auf einen Riesenstern - 25. August 2017
VLTI: Riesenstern in Großaufnahme - 18. Februar 2009
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
ESO
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