4MOST
First Light für neuen VISTA-Spektrographen
Redaktion / Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam
astronews.com
22. Oktober 2025

Am vergangenen Wochenende hat das Instrument 4MOST am VISTA-Teleskop der Europäischen Südsternwarte ESO am Paranal-Observatorium in Chile erstmals wissenschaftliche Beobachtungen gemacht. 4MOST ist ein leistungsfähiger Spektrograph, der das Licht von 2400 Himmelsobjekten gleichzeitig in 18.000 Farbkomponenten zerlegen kann.

Das 4-metre Multi-Object Spectroscopic Telescope (4MOST) ist betriebsbereit. Oben das Teleskop selbst, unten (schwarze Kästen) zwei der drei Spektrographen, die das Sternenlicht in Tausende Farbkomponenten zerlegen. Bild: AIP / A. Saviauk [Großansicht]

Mit seiner Inbetriebnahme wird das 4-metre-Multi-Object-Spectroscopic Telescope (4MOST) die Entstehungs- und Entwicklungsprozesse von Sternen und Planeten, der Milchstraße und anderen Galaxien, Schwarzen Löchern und anderen exotischen Objekten sowie des Universums als Ganzes untersuchen. Durch die Analyse der detaillierten Spektralfarben Tausender Objekte alle zehn bis 20 Minuten wird 4MOST einen Katalog mit Temperaturen, chemischen Zusammensetzungen, Geschwindigkeiten und vielen weiteren physikalischen Parametern von Millionen von Objekten erstellen, die über den gesamten südlichen Himmel verteilt sind. 4MOST ist die größte Einrichtung für spektroskopische Himmelsdurchmusterungen der südlichen Hemisphäre und einzigartig in der Kombination aus großem Sichtfeld, der Anzahl gleichzeitig beobachteter Objekte und der Vielzahl gleichzeitig erfasster Spektralfarben.

Der Bau von 4MOST begann im Jahr 2010, das Instrument ist für einen Betrieb von mindestens 15 Jahren ausgelegt. Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ist das federführende Institut des 4MOST-Konsortiums, das die Anlage gebaut hat und wissenschaftlich betreiben wird. Neben der Gesamtleitung war das AIP an vielen Komponenten der Anlage beteiligt, darunter an der Weitwinkelkamera mit sechs Linsen mit einem Durchmesser von bis zu 90 cm, dem Führungs- und Fokussiersystem sowie dem Fasersystem mit mehr als 2400 Glasfasern, die jeweils nur den Durchmesser eines menschlichen Haares haben. Außerdem ist das AIP maßgeblich an der Betriebsplanung von 4MOST beteiligt, einschließlich der Beobachtungsplanung und Datenarchivierung.

"Es ist unglaublich, die ersten Spektren unseres neuen Instruments zu sehen", freut sich Dr. Roelof de Jong, Principal Investigator von 4MOST und Leiter der Abteilung Milchstraße und die lokale Umgebung am AIP. "Die Daten sehen von Anfang an fantastisch aus und sind ein gutes Zeichen für all die verschiedenen wissenschaftlichen Projekte, die wir durchführen wollen. Dass wir das Licht, das manchmal Milliarden von Lichtjahren zurückgelegt hat, in einer Glasfaser von der Größe eines Haares einfangen können, ist einfach umwerfend. Eine unglaubliche Leistung, die nur durch ein unglaubliches Entwicklungsteam möglich wurde. Ich kann es kaum erwarten, bis das System jede Nacht in Betrieb ist."

Joar Brynnel, Leiter des 4MOST-Projektmanagements, fügt hinzu: "Das erfolgreiche Erreichen dieses Meilensteins ist nach mehr als einem Jahrzehnt intensiver Bemühungen eine großartige Leistung. Es ist schwer in Worte zu fassen, wie aufregend es ist, dass das Instrument die geforderte Leistung nicht nur erfüllt, sondern sogar übertrifft. Es war mir eine große Ehre, dieses riesige Konsortium über ein Jahrzehnt lang zu leiten. Ohne das Engagement aller beteiligten Teammitglieder und Institutionen, das wirklich alle Erwartungen übertroffen hat, hätten wir 4MOST nicht in so einem guten Zustand an das VISTA-Teleskop liefern können. Ich freue mich sehr auf die spannenden Ergebnisse, die 4MOST in den kommenden Jahren liefern wird!"

"Mit dem First Light von 4MOST schlagen wir ein neues Kapitel in der Himmelsdurchmusterung auf. 2436 optische Fasern ermöglichen es uns, Tausende Objekte des südlichen Himmels gleichzeitig zu erfassen. 4MOST wird uns helfen, fundamentale Fragen nach der Entstehung der Milchstraße, nach der Entwicklung von Galaxien und nach den Kräften, die das Universum formen, zu beantworten", so Prof. Dr. Matthias Steinmetz, Wissenschaftlicher Vorstand des Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP).

Die "First-Light"-Beobachtungen am 18. Oktober 2025 veranschaulichten die einzigartigen Fähigkeiten von 4MOST: ein sehr großes Beobachtungsfeld und die Fähigkeit, eine große Anzahl sehr unterschiedlicher Objekte und wissenschaftlicher Fragestellungen gleichzeitig und sehr detailliert zu untersuchen. Eines der auffälligsten Objekte der ersten Beobachtungen ist die längliche Galaxie NGC 253, in der viele neue Sterne entstehen. Außerdem erfasste 4MOST auch einen Supersternhaufen, verschiedene heiße und kalte Sterne und ihre Bewegungen sowie Gas, das von neu entstandenen Sternen leuchtet. Das andere große Objekt im Himmelsausschnitt der "First-Light"-Beobachtungen ist der Kugelsternhaufen NGC 288, eine sehr dichte Gruppe von etwa 100.000 sehr alten Sternen am Rande der Milchstraße.

Neben diesen beiden sehr großen Objekten hat 4MOST bei seiner ersten wissenschaftlichen Beobachtung Spektren von mehr als zweitausend weiteren Objekten in nur 20 Minuten aufgezeichnet. Dazu gehören Spektren einer Vielzahl heller und schwacher Sterne in unserer Milchstraße, die es den Forschenden ermöglichen, deren Temperatur, Masse, Durchmesser, Geschwindigkeit, Alter und Entwicklungsstadium sowie ihre chemische Zusammensetzung zu bestimmen. Außerhalb der Milchstraße wurden Spektren eines sich überlappenden Galaxienpaares in 900 Millionen Lichtjahren Entfernung sowie Spektren von mehr als tausend anderen Galaxien in naher und ferner Umgebung – bis zu 10 Milliarden Lichtjahren entfernt! – aufgenommen, um deren Entfernung, innere Geschwindigkeit und Entstehungsgeschichte der Sterne oder die Masse ihres zentralen Schwarzen Lochs zu bestimmen.

Das Team um 4MOST besteht aus mehr als 700 Forscherinnen und Forschern von Universitäten und Forschungsinstituten aus aller Welt. In den ersten fünf Jahren seines Bestehens wird 4MOST 25 verschiedene wissenschaftliche Programme durchführen. Zehn dieser Programme wurden von Mitgliedern des Konsortiums, das das Instrument gebaut hat, entworfen, die anderen fünfzehn Programme wählte ein externer Ausschuss aus Astronominnen und Astronomen der ESO aus. Dank der einzigartigen Multifaser-Technologie von 4MOST können viele wissenschaftliche Programme gleichzeitig beobachtet werden. So ist das Instrument beispielsweise in der Lage, einige Fasern zur Untersuchung seltener Objekte zu verwenden, während gleichzeitig ein anderes Programm die meisten anderen Fasern nutzt, um große statistische Stichproben von Sternen oder Galaxien zu erstellen.

Zu den wichtigsten wissenschaftlichen Fragestellungen von 4MOST gehören der Ursprung der chemischen Elemente und die Entstehung der ersten Sterne, das Wachstum der Milchstraße, die Entstehung und Entwicklung von Galaxien und Schwarzen Löchern, die Zusammensetzung der unsichtbaren Dunklen Materie, die offenbar den größten Teil der Masse in Galaxien ausmacht, und die Natur der Dunklen Energie, die die beschleunigte Expansion des Universums antreibt.

Das Herzstück des 4MOST-Systems bilden 2436 optische Fasern, jede so dünn wie ein menschliches Haar, die das Licht von Himmelsobjekten einfangen. Das Licht jeder dieser Fasern wird anschließend zu den Spektrographen weitergeleitet, die es in seine verschiedenen Farben zerlegen. Ein großes, neues optisches Weitwinkel-Kameralinsensystem mit einem Durchmesser von fast einem Meter wurde im VISTA-Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile installiert. Dadurch erhält 4MOST ein Sichtfeld von 2,5 Grad Durchmesser am Himmel, fünfmal größer als der Durchmesser des Mondes. Damit zählt es zu den größten Sichtfeldern an einem 4-Meter-Teleskop weltweit.

4MOST wird alle 10 bis 20 Minuten eine neue Gruppe von Objekten am Himmel beobachten, wobei ein Faserpositionierer sämtliche Fasern in weniger als zwei Minuten zu neuen Zielen bewegt. Die Fasern leiten das Licht zu drei Spektrographen, die jeweils 800 Objekte gleichzeitig aufnehmen. Dort wird ihr Licht zunächst in rote, grüne und blaue Komponenten zerlegt und anschließend weiter aufgeschlüsselt, bevor es von großen 36-Megapixel-Detektoren registriert wird. Zwei Spektrographen decken das gesamte Farbspektrum vom Blau bis zum Infrarot (370–950 nm) ab, während ein dritter Spektrograph eine höhere Wellenlängenauflösung in drei ausgewählten Farbbändern untersucht. Dadurch lässt sich die Häufigkeit chemischer Elemente in Sternen präziser bestimmen.

Die Durchführung der 4MOST-Beobachtungen erfolgt ferngesteuert vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching bei München aus. Wenige Minuten vor Beginn der nächsten Beobachtung werden anhand der aktuellen Wetter- und Beobachtungsbedingungen das nächste Feld und die Objekte optimal ausgewählt. Die Durchführung der Beobachtungen und die Wartung des Instruments liegen in der Verantwortung der Europäischen Südsternwarte (ESO).

Die gewonnenen Daten werden an das 4MOST-Datenzentrum an der Universität Cambridge übertragen, wo sie mit einer umfangreichen Reihe von Software-Paketen analysiert werden, um die physikalischen Parameter der untersuchten Objekte zu extrahieren. Die Analyseergebnisse werden dann an die Datenarchive des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) und der ESO übertragen, um sie an alle Projektmitglieder und die gesamte wissenschaftliche Gemeinschaft für wissenschaftliche Untersuchungen weiterzugeben.