D11 Galaxien: Integrale Feldspektroskopie

Thema

Das Herzstück dieses Modells ist der weltweit größte Integral-Field-Spektrograph, installiert an einem Acht-Meter-Teleskop. Er kann Zehntausende Spektren gleichzeitig über sein gesamtes Sichtfeld aufnehmen.

Die Integral-Field-Technik dieses Spektrographen unterteilt das Licht von jedem Punkt im Sichtfeld in viele Module. Jedes dieser Module formt den entsprechenden Feldabschnitt in Spalte um, die parallele Spektrometer speisen. So trägt jedes Pixel im endgültigen Bild sein eigenes vollständiges Spektrum.

Dank dieses vollständigen Spektrums können Wissenschaftler in einer einzigen Beobachtung sowohl die Kinematik einer ganzen Galaxie – ihre Radialgeschwindigkeiten und deren Streuung – als auch ihre chemische Zusammensetzung über ihre gesamte Ausdehnung messen. Das Bemerkenswerteste an diesem Instrument ist, dass es jeden Punkt am Himmel in ein Spektrum umwandelt, anstatt ihn einfach nur zu fotografieren. Dadurch entsteht ein dreidimensionaler Datenwürfel anstelle eines einfachen Bildes. Mit adaptiver Optik und einem engeren Sichtfeld erreicht dieses Instrument eine Auflösung, die mit der eines Weltraumteleskops vergleichbar ist – selbst bei Beobachtungen von der Erde aus.

Dasselbe Instrument hat schwache Gasfäden entdeckt, die Galaxien mit ihrem umgebenden Medium verbinden, die Dunkle Materie mehrerer Galaxienhaufen mithilfe starker Gravitationslinsen kartiert und Supernovae in fernen Galaxien nachgewiesen, ohne diese direkt anzuvisieren. Vom Integral-Field-Spektrographen, mit dem diese Arbeit beginnt, bis zu den unbeabsichtigt entdeckten Supernovae am Ende – die Integral-Field-Technik und der dreidimensionale Datenwürfel – ermöglicht die Integral-Field-Spektroskopie mit nur einem Instrument, das jeweils einen Punkt am Himmel beobachtet, nicht nur die Kinematik und Chemie einer Galaxie zu enthüllen, sondern auch Entdeckungen zu ermöglichen, nach denen gar nicht gesucht wurde.

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