Ein neues Auge für japanisches Großteleskop auf Hawaii
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik astronews.com
14. Januar 2025
Nach mehrjähriger Arbeit haben Forschende das Subaru-Teleskop mit einem neuen
speziellen "Facettenauge" ausgestattet. Dieses neue Instrument verfügt über etwa
2400 Glasfasern, die über das extrem weite Sichtfeld des Primärfokus des
Teleskops verteilt sind. So können gleichzeitig tausende Himmelsobjekte
spektroskopisch beobachtet werden.

Beispiel für Daten, wie von PFS bei einer
einzelnen Belichtung gewonnen werden.
Bild: PFS Project / Kavli IPMU / NAOJ [Großansicht] |
Mit dem extrem weiten Sichtfeld von etwa
1,3 Grad Durchmesser in seinem Hauptfokus und der großen Lichtsammelleistung
dank seines 8-Meter-Hauptspiegels bietet das Subaru-Teleskop auf Hawaii eine hervorragende
Leistung für die Durchführung sehr großer Galaxienuntersuchungen, die sehr tief
in die Geschichte unseres Universums vordringen. Ab Februar 2025 steht das neue
Vorzeigeinstrument "Prime Focus Spectrograph" (PFS) des Subaru-Teleskops nun der
wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung und wird mit den Beobachtungen
seines Hauptsurvey-Programms beginnen. PFS wird etwa 2400 Glasfasern verwenden,
um Licht von Himmelsobjekten zu sammeln und gleichzeitig Spektren über den
gesamten sichtbaren Lichtbereich und einen Teil des nahen Infrarotbereichs zu
erhalten. Während der gesamten Himmelsdurchmusterung werden die Astronomen
Millionen von Spektren sammeln, die es ihnen ermöglichen, die Entfernungen zu
den Galaxien zu bestimmen, präzise Radialgeschwindigkeiten zu messen und ihre
detaillierten physikalischen Eigenschaften zu untersuchen.
Seit fast 15 Jahren wird die Entwicklung von PFS von einer
internationalen Zusammenarbeit von über 20 Forschungseinrichtungen aus Japan,
den Vereinigten Staaten, Frankreich, Brasilien, Taiwan, Deutschland und China
vorangetrieben. Die Max-Planck-Institute für Astrophysik (MPA) und für
extraterrestrische Physik (MPE) schlossen sich der Zusammenarbeit 2014 bzw. 2016
an und trugen finanziell zur Entwicklung wichtiger Teile der Instrumente, zur
Entwicklung der Software für die Zuordnung der Glasfasern sowie zur Gestaltung
der wissenschaftlichen Programme bei. Nachdem die schwierige Phase aufgrund der
COVID-19-Pandemie und verschiedene technische Herausforderungen dieses sehr
ehrgeizigen Instruments überwunden wurden, ist PFS nun endlich einsatzbereit.
"Wir freuen uns sehr, mit PFS die Beobachtungen zu beginnen", sagt Eiichiro
Komatsu, Direktor am MPA. "Alle geplanten Programme, darunter Kosmologie,
Galaxienentstehung und -entwicklung sowie galaktische Archäologie, werden
spannende neue Ergebnisse liefern."
Mit diesem leistungsstarken Instrument wird
das internationale Team in den nächsten sechs Jahren insgesamt 360
Teleskopnächte investieren, um eine detaillierte 3D-Karte des Universums zu
erstellen und seine zeitliche Entwicklung zu verstehen. Ziel ist es, die Natur
der Dunklen Energie aufzudecken, die die beschleunigte Expansion des Universums
antreibt. Darüber hinaus werden spektroskopische Untersuchungen von
Hunderttausenden von Galaxien die physikalischen Prozesse der Galaxienbildung
und -entwicklung über die 13,8-Milliarden-jährige Geschichte des Universums
hinweg aufdecken. Durch die spektroskopische Beobachtung von Hunderttausenden
von Sternen in der Milchstraße, der Andromeda- und lokalen Zwerggalaxien werden
Astronomen außerdem die Stärke der Schwerkraft bestimmen und so die Natur der
Dunklen Materie und die physikalischen Prozesse erforschen, die das Wachstum
dieser Galaxien bestimmt haben.
"Die optimale Zuordnung der PFS-Fasern zu Objekten über
möglicherweise Dutzende von Wiederholungsbeobachtungen hinweg erwies sich als
eine sehr interessante kombinatorische Herausforderung", sagt Maximilian Fabricius vom MPE, der zusammen mit Martin Reinecke (MPA) die Entwicklung der
Software zur Faserzuordnung leitete. "Wir mussten Hunderttausende von Variablen
gleichzeitig optimieren, um alle beobachtungs- und instrumentenbezogenen
Einschränkungen zu berücksichtigen. Mit einem Netzwerkflussansatz und linearer
Programmierung konnten wir die Beobachtungseffizienz im Vergleich zu
herkömmlichen Methoden um insgesamt 10–20 Prozent verbessern. Ich bin
gespannt, wie sich das in der Praxis bewährt, wenn die Studie in diesem Jahr
beginnt."
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