Quelle: ESO Announcement 25007, 21. Oktober 2025

4MOST ist am ESO-Teleskop „Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy” (VISTA) in Chile installiert und ist das größte Instrument seiner Art zur Erforschung des südlichen Sternenhimmels. Es soll in den ersten fünf Jahren seines Betriebs das Licht von mehr als 25 Millionen verschiedenen Objekten erfassen und analysieren, um unter anderem die Geschichte unserer Galaxie zu ergründen, die Geheimnisse der Dunklen Materie zu erforschen und die Entstehung von Sternen zu untersuchen.

Dieses Instrument ist so konzipiert, dass es das Licht von Tausenden von kosmischen Objekten gleichzeitig einfängt, wobei mehr als 2400 dünne optische Fasern verwendet werden, die jeweils etwa so dick wie ein menschliches Haar sind. Dieses Licht wird dann auf drei separate Spektrografen gelenkt, die es in bis zu 18 000 Farbkomponenten (im sichtbaren Lichtbereich von Violett bis Rot) aufspalten und uns so einzelne Spektren liefern. Anhand dieser Spektren können Astronominnen und Astronomen die Eigenschaften der beobachteten kosmischen Quellen analysieren, darunter ihre chemische Zusammensetzung, Geschwindigkeit oder Entfernung.

„Forschende haben schon lange auf ein Instrument wie 4MOST gewartet“, sagt Joar Brynnel, 4MOST-Projektleiter am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), dem Institut, das das Instrumentenkonsortium geleitet hat. Die Anzahl der Objekte, die es gleichzeitig beobachten kann, das große Sichtfeld (entspricht der Fläche von 16 Vollmonden) und die große Anzahl von Spektralfarben, die es gleichzeitig registrieren kann, machen das Instrument so einzigartig.

„Es handelt sich hier um eine grundlegende Veränderung unserer Arbeit bei der ESO. Normalerweise beobachtet man mit einem Instrument jeweils nur die Ziele einer einzigen wissenschaftlichen Studie“, sagt Vincenzo Mainieri, ESO-Projektwissenschaftler für 4MOST. Aufgrund der großen Anzahl von Fasern kann das Instrument jedoch Quellen aus vielen verschiedenen wissenschaftlichen Projekten gleichzeitig beobachten. Er fährt fort: „4MOST kann 10 oder mehr wissenschaftliche Studien parallel in einer einzigen Beobachtung bedienen. Auf diese Weise lässt sich die wissenschaftliche Leistung des Instruments maximieren.“

Diese neuartige Technik wird nicht nur den Blick auf unsere eigene Galaxie erhellen, sondern auch Beobachtungen von mehreren Galaxien in größerer Entfernung ermöglichen, um zu verstehen, wie sie entstehen und sich entwickeln. Durch die Beobachtung entfernter Galaxien wird 4MOST auch zu einem besseren Verständnis der Dunklen Materie beitragen, einer unsichtbaren Form von Materie, die Galaxien und den Raum zwischen ihnen durchdringt. Das Instrument dient auch zur Erforschung der Entwicklung des Universums selbst, um zu untersuchen, wie es sich im Laufe der Zeit ausdehnt und verändert.

4MOST hat den Platz der VISTA-Infrarotkamera (VIRCAM) eingenommen, die seit 2008 Vermessungen für das VISTA-Teleskop durchgeführt hat. Da es sich bei 4MOST um einen Spektrografen handelt, ein Instrument, das sich grundlegend von einer Kamera unterscheidet, musste VISTA für den Einsatz dieses Instruments komplett aufgerüstet werden. „Wir mussten viele Komponenten des Teleskops austauschen, um unser Instrument einzubauen. Wir haben neue große Optiken für das Teleskop, neue technische Kameras zur Steuerung des Teleskops und dann das Instrument selbst eingebaut“, sagt Brynnel. „Die Aufrüstung des VISTA-Teleskops für die neuen Komponenten wurde von der ESO im Vorfeld der Ankunft von 4MOST vorbereitet“, erklärt Jean-François (Jeff) Pirard, ESO-Projektleiter für 4MOST. „Das Teleskop wurde im ersten Halbjahr 2025 wieder in Betrieb genommen, gerade rechtzeitig, um das neue 4MOST-Instrument in Empfang zu nehmen.“

Die ersten Beobachtungen mit 4MOST, die einen Bereich des Himmels umfassten, in dem sich die Sculptor-Galaxie und der Sternhaufen NGC 288 befinden, zeigen die Fähigkeit dieses hochmodernen Instruments, mehrere Ziele mit einem erstaunlich großen Sichtfeld und zahlreichen optischen Fasern zu beobachten. Im ersten Durchlauf sammelte 4MOST Spektren von verschiedenen Sternen in unserer Milchstraße und von mehr als tausend nahen und fernen Galaxien und demonstrierte damit seine beeindruckenden Kapazitäten.

Roelof de Jong, leitender Forscher bei 4MOST und Leiter der Abteilung Milchstraße am AIP, bemerkt: „Es ist unbeschreiblich, die ersten Spektren unseres neuen Instruments zu sehen. 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 Licht, das manchmal Milliarden von Lichtjahren zurückgelegt hat, in einer Glasfaser von der Größe eines Haares einfangen können, ist einfach unglaublich. Eine beeindruckende Leistung, die nur durch ein herausragendes Entwicklungsteam möglich wurde. Ich kann es kaum erwarten, bis das System jede Nacht in Betrieb ist.“

4MOST ist beobachtungsbereit (Videozusammenstellung)

Weitere Informationen

Das 4MOST- Instrument wird von einem Konsortium aus 30 Universitäten und Forschungsinstituten in Europa und Australien unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) entwickelt, gebaut und wissenschaftlich betrieben. Die wichtigsten am Bau und Betrieb des Instruments beteiligten Institute sind:

• Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), Deutschland
• Macquarie University / Australian Astronomical Optics (AAO), Australien
• Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL), Frankreich
• Europäische Südsternwarte (ESO)
• Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Deutschland
• Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE), Deutschland
• Nederlandse Onderzoekschool Voor Astronomie (NOVA), Niederlande
• Universität Cambridge, Institut für Astronomie (IoA), Vereinigtes Königreich
• Universität Hamburg (UHH), Hamburger Sternwarte, Deutschland
• Universität Heidelberg, Zentrum für Astronomie (ZAH), Deutschland

Links

• AIP-Pressemitteilung zum ersten Licht mit 4MOST
• 4MOST-Konsortiums-Webseiten
• 4MOST-Seiten auf der öffentlichen ESO-Internetseite
• Weitere Informationen zu 4MOST im ESO-Blog

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• VISTA

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Quelle: Universität Stuttgart 30. Juli 2023.

30. Juli 2024 – Junge Sterne, sogenannte Protosterne, wachsen, indem Materieklumpen aus ihrer Umgebung auf sie herabfallen. Dieser Prozess läuft allerdings nicht gleichmäßig, sondern in Schüben ab. Während eines solchen Wachstumsschubs leuchten die Protosterne hell auf – sie erleben einen Strahlungsausbruch. Massearme Sterne, die ein ähnliches Gewicht wie unsere Sonne haben, konnten Forschende bereits mehrere hundert Male während ihrer Wachstumsphasen beobachten. Massereiche Sterne (schwerer als 8 Sonnenmassen) sind viel seltener und existieren nur für einen vergleichsweise kurzen Zeitraum. Deshalb konnten Astronomen und Astronominnen erst 2016 den erste Strahlungsausbruch eines massereichen Sterns beobachten. Insgesamt sind bis heute nur eine Hand voll Ausbrüche solcher Schwergewichte bekannt. Ein Team um Verena Wolf von der Thüringer Landessternwarte (TLS) konnte nun den sechsten, bislang stärksten Wachstumsschub eines solchen massereichen jungen Sterns nachweisen. Ferninfrarotdaten von SOFIA, dem Stratosphären Observatorium für Infrarot Astronomie, haben dabei eine genauere Abschätzung der gesamten Energie ermöglicht, die der damit verbundene Strahlungsausbruch freigesetzt hat. Die Ergebnisse zu dieser Untersuchung sind am 30. Juli in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen.
SOFIA wurde von den deutschen und amerikanischen Weltraumbehörden (DLR und NASA) betrieben und das Deutsche SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert auf deutscher Seite die Aktivitäten von SOFIA.

Infrarot-Aufnahmen bestätigen den Wachstumsschub
Im Jahr 2019 deuteten Radiodaten auf eine ansteigende Mikrowellenstrahlung in der Sternentstehungsregion G323.46-0.08 (kurz G323) an, die sich am Südhimmel im Sternbild Circinus (Zirkel) befindet. Zusammen mit ihrem Kollegen Bringfried Stecklum, ebenfalls von der TLS, machte sich Verena Wolf auf die Suche nach der Ursache für diese erhöhte Mikrowellenstrahlung. War ein Wachstumsschub tatsächlich der Grund? Sternentstehung läuft sehr versteckt im Inneren kalter staubiger Molekülwolken ab, welche sichtbares Licht absorbieren und erst bei längeren Wellenlängen transparent werden. Im Archiv des VISTA-Teleskops (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) der Europäischen Südsternwarte (ESO) wurden die Forschenden fündig. Zahlreiche Nahinfrarotaufnahmen der Sternentstehungsregion G323 zu verschiedenen Zeitpunkten ermöglichten es, eine Lichtkurve zu erstellen. „Mit den VISTA-Bildern konnten wir den Akkretionsausbruch zweifelsfrei bestätigen“, sagt Bringfried Stecklum. „Er dauerte rund acht Jahre – von 2012 bis 2020.“

SOFIA–Daten bestätigen Modell
Zusätzlich analysierten die Forschenden mit Hilfe von zeitabhängigen Modellen erstmals, wie sich die Wärmestrahlung des Staubs in der Umgebung des jungen Sterns während seines Wachstumsschubs ändert. Die Simulation sagte vorher, dass das Nachglühen des Ausbruchs im fernen infraroten Wellenlängenbereich noch im Jahr 2022 messbar sein sollten, obwohl der Ausbruch bereits 2020 endete. Ferninfrarotbeobachtungen von G323 mit dem HAWC+-Instrument an Bord von SOFIA bei Wellenlängen von 53, 62, 89, 154 und 214 μm zeigten tatsächlich eine leichte Erhöhung der Helligkeit und bestätigten diese Vorhersage.

Siebenfache Jupitermasse
Mit Hilfe der Computersimulation gelang es dem Team um Wolf den Verlauf des Strahlungsausbruchs zu modellieren und zum ersten Mal das Wechselspiel zwischen der Staubverteilung um den jungen Stern und der Stärke des Ausbruchs genau zu untersuchen:

Wie stark verändert sich die Leuchtkraft während des Ausbruchs? Wie lange genau dauert der Ausbruch? Wie viel Energie wird freigesetzt? Wie viel Masse ist auf den Protostern gefallen? Die Kombination aus den VISTA- und SOFIA-Daten mit den Modellen brachte den Durchbruch: „So konnten wir zuverlässig die Energie ermitteln, die G323 während des Wachstumsschubs freigesetzt hat und daraus die eingefallene Masse abschätzen“, erläutert Wolf. „Vermutlich ist ein riesiger Klumpen mit etwa der siebenfachen Jupitermasse auf den Stern gefallen. In den acht Jahren des Strahlungsausbruchs hat der Stern so viel Energie freigesetzt, wie die Sonne in 740.000 Jahren abstrahlt.“

Originalveröffentlichung:
The accretion burst of the massive young stellar object G323.46−0.08, A&A 30. Juli, 2024
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/08/aa49891-24/aa49891-24.html
pdf: https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2024/08/aa49891-24.pdf

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• Sternentwicklung

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Quelle: AIP 29. Februar 2024.

29. Februar 2024 – Am Donnerstag, den 29. Februar, startet mit dem Cable Wrap System das größte Teilsystem von 4MOST seine Reise von Potsdam zum Paranal-Observatorium der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile.

„Die Entscheidung, das Cable Wrap System frühzeitig zu verschicken, markiert einen entscheidenden Schritt für das Projekt. Das von uns und der ESO eingehend getestete Subsystem, das alle Anforderungen erfüllt, wird am VISTA-Teleskop noch vor den nächsten großen 4MOST-Transporten nach Paranal installiert „, sagt 4MOST-Projektleiter Joar Brynnel. „Die proaktive Herangehensweise schafft nicht nur Platz in der AIP-Integrationshalle, sondern beschleunigt auch den gesamten Zeitplan und gewährleistet eine rechtzeitige Integration und Inbetriebnahme.“

Zwei Seecontainer mit sorgfältig verpackten und vor Staub sowie Feuchtigkeit geschützten Komponenten werden an den Speditionspartner DSV übergeben. Ausgestattet mit einem Kran zur schnellen Verladung gelangen die Container mit einem großen LKW zum Hamburger Hafen, wo sie auf ein Transportschiff nach Chile verladen werden. Die fünfwöchige Reise unter anderem durch den Panamakanal wird dann auf Lastwagen über die Panamerikanische Autobahn fortgesetzt und endet mit der Lieferung des Cable Wrap Systems an das Paranal-Observatorium.

Um die Rotation von Sternen und anderen Himmelsobjekten während des gesamten Nachtverlaufs genau zu verfolgen, benötigt das 4MOST-Instrument eine präzise Verbindung zu einer beträchtlichen Anzahl von elektrischen Kabeln, optischen Fasern und Kühlflüssigkeitsleitungen. Zur Sicherung dieser Verbindungen während der Beobachtung dient das Cable Wrap System. Das System besteht aus einem Elektromotor, der Energieketten in zwei c-förmigen Kanälen antreibt und so die Kabel und Fasern effektiv organisiert, führt und gleichzeitig schützt.

„Die Auslieferung des Cable Wrap System bedeutet einen entscheidenden Schritt in Richtung der Ausschöpfung des vollen Potenzials von 4MOST. Während wir uns dem vollen wissenschaftlichen Betrieb im Jahr 2025 nähern, sind wir weiterhin bestrebt, die Grenzen der astronomischen Erforschung neu zu definieren. Das außergewöhnliche Instrument wird viele wissenschaftliche Ziele ermöglichen und insbesondere vier wichtige weltraumgestützte, großflächige Himmelsdurchmusterungen von vorrangigem europäischem Interesse ergänzen: Gaia, Euclid, eROSITA und PLATO. Die erste fünfjährige Durchmusterung von 4MOST besteht aus 10 Durchmusterungen, die das Konsortium entwickelte sowie 15 Programmen aus der ESO-Gemeinschaft“, fasst Roelof de Jong, Forschungsleiter des 4MOST-Projekts, zusammen.

4MOST ist ein Gemeinschaftsprojekt eines Konsortiums bestehend aus 15 Instituten in Deutschland, Australien, Frankreich, den Niederlanden, Schweden, der Schweiz und Großbritannien unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP). 4MOST wurde von der ESO ausgewählt, um die astronomische Gemeinschaft mit einem hochmodernen fasergespeisten spektroskopischen Durchmusterungsinstrument auszustatten. 4MOST wird in der Lage sein, gleichzeitig Spektren von etwa 2400 Objekten zu erfassen, die über ein hexagonales Sichtfeld von 4,2 Quadratgrad am Himmel verteilt sind.

Weitere Informationen
Video der finalen Testphase und ersten Lieferung: 4MOST Testing and First Shipment

Am Abend des 8. März 2024 findet eine Spezialausgabe der Babelsberger Sternennächte zum 4MOST-Projekt mit einem Vortrag von Andreas Kelz live auf dem AIP-Campus Babelsberg statt.
https://www.aip.de/de/calendar/1827/

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• VISTA

Der Beitrag AIP: 4MOST-Meilenstein – Erste große Lieferung nach Chile erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Terran Orbital 15. Dezember 2023 via Business Wire.

15. Dezember 2023 – Turin, Italien –(BUSINESS WIRE)– Tyvak International, europäischer Marktführer für kleine Satellitenlösungen, gab heute gemeinsam mit seinen Projektpartnern den erfolgreichen Abschluss der Test Readiness Review für den Milani-Satelliten bekannt. Milani ist ein wichtiger Bestandteil der Hera-Mission zur Planetenverteidigung und wird der erste Weltraum-Nanosatellit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) sein. Außerdem wird Milani der erste Nanosatellit sein, der jemals einen Asteroiden umkreist hat. Tyvak International ist für den Entwurf, den Bau und den Betrieb des Milani-Satelliten verantwortlich. Bei dieser Mission wird Tyvak International von einem exzellenten Konsortium aus europäischen Unternehmen und Forschungszentren aus Finnland, der Tschechischen Republik und Italien unterstützt.

Als Teil des weltweit ersten Tests zur Ablenkung von Asteroiden nach dem gelungenen Einschlag der NASA-Raumsonde DART auf dem Asteroiden Dimorphos wird Hera eine detaillierte Untersuchung nach dem Einschlag durchführen, um aus dem Experiment eine gut erforschte und wiederholbare Technik zur Verteidigung des Planeten zu machen. Zur Erreichung der gesteckten Ziele wird Hera neue Technologien einsetzen, von der autonomen Navigation um einen Asteroiden bis hin zu Operationen in der Nähe der Schwerelosigkeit. Hera wird die erste Sonde der Menschheit sein, die auf ein binäres Asteroidensystem trifft, und Europas Flaggschiff unter den Planetary Defendern, den Verteidigern des Planeten.

Milani, der nach Professor Andrea Milani benannt wurde, dem Pionier auf dem Gebiet der Risikoanalyse von Asteroiden und dem Erfinder des ursprünglichen Konzepts der Doppelraumsonde Don Quijote, von dem die DART-Hera-Missionen abgeleitet wurden, ist ein begleitender Nanosatellit von Hera, der vom Mutterschiff auf dem Weg zu Didymos transportiert und schließlich in dessen Nähe ausgesetzt wird. Die Instrumente des Milani-Satelliten sind der ASPECT Hyperspectral Imager (von VTT, Finnland), der VISTA (Volatile In-Situ Thermogravimetre Analyser) Staubdetektor und die von Tyvak International in Zusammenarbeit mit dem Politecnico di Milano entwickelte Navigationskamera für Bildverarbeitungsalgorithmen. Außerdem werden Laserreflektoren (von INFN, Italien) in Verbindung mit dem Laserentfernungsmesser von Hera noch nie dagewesene Messungen des Schwerefelds des Asteroiden ermöglichen.
Tyvak International ist Teil der Terran Orbital Corporation (NYSE: LLAP) („Terran Orbital“ oder das „Unternehmen“), einem Weltmarktführer für satellitengestützte Lösungen, der in erster Linie die Luft- und Raumfahrt- sowie die Verteidigungsindustrie bedient. „Terran Orbital ist stolz auf Tyvak Internationals erfolgreiches Bestehen der Test Readiness Review“, so Marc Bell, Mitbegründer, Chairman und Chief Executive Officer von Terran Orbital. „Wir fühlen uns geehrt durch das Vertrauen, das die ESA in Tyvak International setzt, und wir freuen uns darauf, auch in Zukunft hochmoderne Satellitenlösungen für Missionen wie die Hera Mission zu entwickeln, zu bauen, bereitzustellen und zu betreiben.“

„Wir waren immer stolz darauf, Teil einer solch anspruchsvollen Mission zu sein, und die Test Readiness Review ist ein entscheidender Meilenstein für das Programm“, erklärte Margherita Cardi, VP of Programs bei Tyvak International und Milani Program Manager. „Wir haben den Satelliten in den letzten Monaten zusammengebaut und gesehen, wie er Tag für Tag weiter Gestalt annahm. Das war eine sehr aufregende und emotionale Phase für mich und das gesamte Team.“

„Die vollständige Integration der Milani-Raumsonde zu bewundern, löst viele Emotionen aus und entschädigt für Zehntausende von Stunden modernster Ingenieursarbeit“, so Ian Carnelli, ESA Hera Project Manager. „Tyvak International hat ein beispielloses Engagement an den Tag gelegt, um den Entwurf dieses Projekts in die Realität umzusetzen. Wir können es kaum erwarten, die Umwelttestkampagne abzuschließen und die Tests mit dem Hera-Raumschiff zu beginnen. Ein weiterer Schritt in Richtung Didymos.“

Der nächste große Schritt für den Milani-Satelliten wird die Durchführung der Umwelttestkampagne im Laboratorio di Qualifica Spaziale des CIRA (Centro Italiano Ricerche Aerospaziali, Capua, Italien) sein, wonach er für die letzten Tests und Verifizierungen zu Tyvak zurückkehren wird. Anfang 2024 wird Milani an die ESA ausgeliefert, um die Hera-Testkampagne zur elektromagnetischen Kompatibilität und umfangreiche Systemvalidierungstests (SVTs) zu unterstützen, die auch das Bodensegment der Mission einschließen.

Über Tyvak International
Tyvak International, eine Terran Orbital Corporation, gehört zu den führenden europäischen Anbietern von Nano- und Mikrosatelliten und hat seinen Sitz in Turin, Italien. Als Vorreiter in der Miniaturisierung und Spezialist in der Ausführung und Bereitstellung ist Tyvak International der Hauptvertragspartner der Europäischen Weltraumorganisation für die Milani-Mission und koordiniert ein aus 12 Einrichtungen, Universitäten, Forschungszentren und Unternehmen in Italien und ganz Europa bestehendes Team. Erfahren Sie mehr unter www.tyvak.eu.

Über Terran Orbital
Terran Orbital ist ein führender Hersteller von Satellitenprodukten, die in erster Linie für die Luft- und Raumfahrt- sowie die Verteidigungsindustrie entwickelt werden. Terran Orbital bietet durch die Kombination von Satellitendesign, Satellitenproduktion, Startplanung, Missionsbetrieb und On-Orbit-Support End-to-End-Satellitenlösungen an, die die Anforderungen der anspruchsvollsten militärischen, zivilen und kommerziellen Kunden erfüllen. Erfahren Sie mehr unter www.terranorbital.com.

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• CubeSats

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Quelle: ESO.

ESO, 4. Januar 2023. Als die Menschen der Antike in den Nachthimmel blickten, sahen sie zufällige Muster in den Sternen. Die Griechen zum Beispiel nannten eines dieser „Sternbilder“ Schlange, weil es einer Schlange ähnelt. Was sie nicht sehen konnten, ist, dass sich am Ende dieses Sternbilds eine Fülle von erstaunlichen astronomischen Objekten befindet. Dazu gehören der Adler-, der Omega- und der Sh2-54-Nebel; der letztgenannte erscheint auf dieser spektakulären Infrarotaufnahme in einem neuen Licht.

Nebel sind riesige Wolken aus Gas und Staub, aus denen Sterne entstehen. Teleskope haben es den Astronomen ermöglicht, diese eher schwachen Objekte bis ins kleinste Detail zu identifizieren und zu analysieren. Der hier gezeigte, etwa 6000 Lichtjahre entfernte Nebel trägt die offizielle Bezeichnung Sh2-54; das „Sh“ bezieht sich auf den US-amerikanischen Astronomen Steward Sharpless, der in den 1950er Jahren mehr als 300 Nebel katalogisierte.

In dem Maße, wie die Technologie zur Erforschung des Universums Fortschritte macht, wächst auch unser Verständnis für diese stellaren Kinderstuben. Einer dieser Fortschritte ist die Fähigkeit, über das mit unseren Augen wahrnehmbare Licht hinaus zu blicken, wie z. B. das Infrarotlicht. So wie die Schlange, die Namensgeberin dieses Nebels, die Fähigkeit entwickelt hat, infrarotes Licht wahrzunehmen, um ihre Umgebung besser zu verstehen, so haben auch wir Infrarotinstrumente entwickelt, um mehr über das Universum zu erfahren.

Während sichtbares Licht von den Staubwolken in Nebeln leicht absorbiert wird, kann Infrarotlicht die dicken Staubschichten fast ungehindert durchdringen. Das Bild hier offenbart daher eine Fülle von Sternen, die hinter den Staubschleiern verborgen sind. Dies ist besonders nützlich, da es den Wissenschaftlern ermöglicht, die Vorgänge in den Sternentstehungsgebieten sehr viel genauer zu untersuchen und so mehr über die Entstehung von Sternen zu erfahren.

Dieses Bild wurde mit der empfindlichen 67-Millionen-Pixel-Kamera des VISTA-Teleskops der ESO am Paranal-Observatorium in Chile im Infrarotlicht aufgenommen. Es wurde im Rahmen der VVVX-Durchmusterung aufgenommen – der „VISTA Variables in the Via Láctea eXtended Survey“. Dabei handelt es sich um ein mehrjähriges Projekt, bei dem ein großer Teil der Milchstraße wiederholt bei Infrarot-Wellenlängen beobachtet wurde und das wichtige Daten zum Verständnis der Sternentwicklung liefert.

Mehr Informationen

Die Europäische Südsternwarte (ESO) ermöglicht es Wissenschaftlern weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu verbreiten, und fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, das ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. In Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und sein Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie VISTA. Außerdem wird die ESO am Paranal das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO ALMA auf Chajnantor, eine Anlage zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones, in der Nähe von Paranal, bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

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Fotos von VISTA

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• VISTA

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Quelle: ESON 15. Juni 2022.

15. Juni 2022 – Astronom*innen haben anhand von neuen Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) komplizierte Details der Sternentstehungsregion 30 Doradus, sichtbar gemacht, die auch unter dem Namen Tarantelnebel bekannt ist. Auf einem hochauflösenden Bild, das heute von der Europäischen Südsternwarte (ESO) veröffentlicht wurde und ALMA-Daten enthält, sehen wir den Nebel in einem neuen Licht: Hauchdünne Gaswolken geben Aufschluss darüber, wie massereiche Sterne diese Region beeinflussen.

„Diese Fragmente könnten die Überreste von einst größeren Wolken sein, die durch die enorme Energie zerfetzt wurden, die von jungen und massereichen Sternen freigesetzt wird – ein Prozess, der als Rückkopplung bezeichnet wird“, erläutert Tony Wong, der die Studie zu 30 Doradus leitete, die heute auf der Tagung der American Astronomical Society (AAS) vorgestellt und im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde. Ursprünglich dachten die Astronom*innen, das Gas in diesen Gebieten sei zu dünn und zu sehr von dieser turbulenten Rückkopplung beeinträchtigt, als dass die Schwerkraft es zusammenziehen könnte, um neue Sterne zu bilden. Die neuen Daten zeigen jedoch auch viel dichtere Filamente, in denen die Schwerkraft noch eine wichtige Rolle spielt. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Schwerkraft selbst bei sehr starker Rückkopplung einen starken Einfluss ausüben und zu einer Fortsetzung der Sternentstehung führen kann“, fügt Wong hinzu, der Professor an der University of Illinois in Urbana-Champaign in den USA ist.

Der Tarantelnebel befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke, einer Begleitgalaxie unserer eigenen Milchstraße, und ist eine der hellsten und aktivsten Sternentstehungsregionen in unserer galaktischen Nachbarschaft, etwa 170.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. In seinem Zentrum befinden sich einige der massereichsten Sterne überhaupt. Einige haben mehr als das 150-fache der Masse unserer Sonne, was die Region zu einem idealen Ort macht, um zu untersuchen, wie Gaswolken unter der Schwerkraft kollabieren und neue Sterne bilden.

„Was 30 Doradus so einzigartig macht, ist die Tatsache, dass die Region nah genug ist, um im Detail zu untersuchen, wie Sterne entstehen, und dass ihre Eigenschaften denen ähneln, die man in sehr weit entfernten Galaxien findet, als das Universum noch jung war“, erklärt Guido De Marchi, Wissenschaftler bei der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und Mitautor der Studie, in der die neuen Forschungsergebnisse vorgestellt werden. „Dank 30 Doradus können wir untersuchen, wie Sterne vor 10 Milliarden Jahren entstanden sind, als die meisten Sterne geboren wurden.“

Während sich die meisten bisherigen Untersuchungen des Tarantelnebels auf sein Zentrum konzentrierten, wissen Astronom*innen seit langem, dass auch anderswo starke Sternentstehung stattfindet. Um diesen Prozess besser zu verstehen, führte das Team hochauflösende Beobachtungen durch, die eine große Region des Nebels abdecken. Mithilfe von ALMA maßen sie die Lichtemission von Kohlenmonoxidgas. Auf diese Weise konnten sie die großen, kalten Gaswolken im Nebel kartieren, die kollabieren und neue Sterne entstehen lassen – und wie sie sich verändern, wenn diese jungen Sterne riesige Mengen an Energie freisetzen.

„Wir hatten erwartet, dass die Teile der Wolke, die den jungen massereichen Sternen am nächsten sind, die deutlichsten Anzeichen dafür zeigen würden, dass die Schwerkraft durch die Rückkopplung überwältigt wird“, ergänzt Wong. „Stattdessen haben wir herausgefunden, dass die Schwerkraft in diesen rückkopplungsexponierten Regionen immer noch wichtig ist – zumindest für Teile der Wolke, die ausreichend dicht sind.“

In dem heute von der ESO veröffentlichten Bild werden die neuen ALMA-Daten mit einem früheren Infrarotbild derselben Region überlagert, das helle Sterne und leicht rosafarbene Wolken aus heißem Gas zeigt, die mit dem Very Large Telescope (VLT) und dem Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) der ESO aufgenommen wurden. Die Kompositaufnahme zeigt die ausgeprägte, netzartige Form der Gaswolken des Tarantelnebels, die ihm seinen spinnenartigen Namen gab. Die neuen ALMA-Daten sind dabei als die hellen rot-gelben Streifen im Bild dargestellt: sehr kaltes und dichtes Gas, das eines Tages kollabieren und Sterne bilden könnte.

Die neuen Forschungsergebnisse enthalten detaillierte Hinweise darauf, wie sich die Schwerkraft in den Sternentstehungsgebieten des Tarantelnebels verhält, aber die Arbeit ist noch lange nicht abgeschlossen. „Es gibt noch viel mehr mit diesem fantastischen Datensatz zu tun, und wir veröffentlichen ihn, um andere Forscher*innen zu neuen Untersuchungen zu ermutigen“, sagt Wong abschließend.

Weitere Informationen
Die hier dargestellten Forschungsergebnisse werden auf dem 240. Meeting der American Astronomical Society (AAS) im Rahmen der Pressekonferenz „Stars, Their Environments & Their Planets” (Mittwoch, 15. Juni, 19:15 CEST / 10:15 PT) präsentiert. Medienvertreter*innen sind herzlich eingeladen den Livestream der Pressekonferenz zu verfolgen, der über den YouTube-Kanal des AAS Press Office öffentlich zugänglich ist: https://www.youtube.com/c/AASPressOffice.

Die beteiligten Wissenschaftler*innen sind T. Wong (Astronomy Department, University of Illinois, USA), L. Oudshoorn (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden, Niederlande), E. Sofovich (Illinois), A. Green (Illinois), C. Shah (Illinois), R. Indebetouw (Department of Astronomy, University of Virginia, USA und National Radio Astronomy Observatory, USA), M. Meixner (SOFIA-USRA, NASA Ames Research Center, USA), A. Hacar (Department of Astrophysics, Universität Wien, Österreich), O. Nayak (Space Telescope Science Institute, USA), K. Tokuda (Department of Earth and Planetary Sciences, Faculty of Sciences, Kyushu University, Japan und National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences, Japan und Department of Physics, Graduate School of Science, Osaka Metropolitan University, Japan), A. D. Bolatto (Department of Astronomy and Joint Space Science Institute, University of Maryland, USA und NRAO Visiting Astronomer), M. Chevance (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg), G. De Marchi (European Space Research and Technology Centre, Niederlande), Y. Fukui (Department of Physics, Nagoya University, Japan), A. S. Hirschauer (STSci), K. E. Jameson (CSIRO, Space and Astronomy, Australien), V. Kalari (International Gemini Observatory, NSF’s NOIRLab, Chile), V. Lebouteiller (AIM, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Frankreich), L. W. Looney (Illinois), S. C. Madden (Departement d’Astrophysique AIM/CEA Saclay, Frankreich), Toshikazu Onishi (Osaka), J. Roman-Duval (STSci), M. Rubio (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile) und A. G. G. M. Tielens (Department of Astronomy, University of Maryland, USA und Leiden).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronom*innen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken. Außerdem fördern wir die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedsländern (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope, VISTA, das im Infraroten arbeitet, und das VLT Survey Telescope für sichtbares Licht. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Über ALMA
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem Ministry of Science and Technology (MOST) und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Über das ESON
Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Fachartikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2209/eso2209a.pdf

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• ESO-Projekt *ALMA*

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Quelle: AIP.

7. April 2022 // Frische Lieferung aus Lyon: Der erste von drei Spektrographen für 4MOST, ein neues innovatives Instrument für Himmelsdurchmusterungen, das unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) gebaut wird, ist auf dem Campus des Instituts in Potsdam-Babelsberg angekommen. Nur eine Woche nach seiner Ankunft hat der niedrig auflösende Spektrograph nun ein erstes Spektrum nach dem Wiederzusammenbau aufgenommen.

4MOST, das 4-Meter-Multi-Object Spectroscopic Telescope für das VISTA-Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO) am Paranal in Chile, besteht aus drei Spektrographen, die gleichzeitig die Spektren von 2400 Sternen und Galaxien messen werden. Nach der Fertigstellung in den Partnerinstituten des AIP treten alle drei den Weg nach Potsdam an, damit Mitarbeitende dort das System testen und validieren können. Zwei sind identische niedrig auflösende Spektrographen, der dritte ein hochauflösender Spektrograph. Jeder der drei Spektrographen wird jeweils über 800 Fasern mit Licht aus dem Teleskop versorgt und besitzt drei Arme in fester Konfiguration, die jeweils dem blauen, grünen und roten Teil des optischen Spektrums entsprechen. Jeder Arm wiederum ist mit einem CCD-Detektor mit 36 Megapixeln ausgestattet. Die niedrig auflösenden Spektrographen werden eine kontinuierliche Wellenlängenabdeckung vom sichtbaren Licht bis zum nahen Infrarot bieten.

Das 4MOST-Partnerinstitut Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL) in Lyon, Frankreich, stellte im Dezember 2021 den ersten der drei Spektrographen fertig. Nach den Abnahmetests wurde er demontiert und verpackt, um den Versand zum AIP vorzubereiten. Vier Lastwagen transportierten ihn am 29. März 2022 zum Babelsberger Campus des AIP. Ein Team von fünf Kolleginnen und Kollegen des CRAL, unterstützt durch das lokale 4MOST-Integrationsteam und zwei Mitarbeitende des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) in Heidelberg, packte den Spektrographen aus. Nach der Remontage erblickte der Spektrograph nun in Potsdam sein „erstes Licht“.

„Die Lieferung und das ‚erste Licht‘ des ersten niedrig auflösenden Spektrographen ist ein wichtiger Meilenstein für das 4MOST-Projekt“, betont 4MOST-Projektleiter Joar Brynnel. „Wir haben den Erhalt dieser wichtigen Komponente freudig begrüßt und freuen uns nun auf ihren Wiedereinbau in der Integrationshalle des AIP.“ Die beiden verbleibenden Spektrographen sollen im August und Oktober 2022 geliefert werden.

Alban Remillieux, Projektleiter für den niedrig auflösenden Spektrographen von CRAL, fügt hinzu: „Die Reintegration des ersten Spektrographen am AIP verlief ziemlich reibungslos. Dieser Erfolg war möglich dank eines gut gesicherten Transports, was den Wiederzusammenbau erheblich erleichterte, und der wertvollen Unterstützung des lokalen 4MOST-Integrationsteams am AIP, welche die Effizienz und Zuverlässigkeit des CRAL-Teams während der Reintegration verbesserte.“

Das 4MOST-Konsortium besteht aus 17 Instituten in Deutschland, Australien, Frankreich, den Niederlanden, Schweden, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich und wird vom AIP geleitet. 4MOST wird am VISTA-Teleskop der ESO am Paranal in Chile montiert. Das Design von 4MOST ermöglicht es, in fünfjährigen Durchmusterungen Dutzende von Millionen von Spektren zu sammeln, selbst für Ziele, die über einen großen Teil des Himmels verteilt sind. Das Instrument wird auch über eine ausreichende Wellenlängenabdeckung verfügen, um die Geschwindigkeiten von extragalaktischen Objekten über einen großen Rotverschiebungsbereich zu erfassen und so Messungen der Entwicklung von Galaxien und der Struktur des Kosmos zu ermöglichen. Mit diesem außergewöhnlichen Instrument lassen sich viele wissenschaftliche Ziele verwirklichen, aber das Design ist vor allem darauf ausgerichtet, die Himmelsbeobachtungen der drei wichtigen weltraumgestützten Observatorien von vorrangigem europäischem Interesse zu ergänzen: Gaia, EUCLID und eROSITA.

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• VISTA

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Quelle: AIP.

29. März 2022 – Die Große Magellansche Wolke ist von der südlichen Hemisphäre aus mit bloßem Auge sichtbar, da sie die hellste und massereichste Satellitengalaxie der Milchstraße ist. Die Große Magellansche Wolke ist reich an Sternen, die eine große Altersspanne abdecken, von neu entstehenden Sternen bis zu Sternen, die so alt sind wie das Universum. Sie wird als irreguläre Galaxie eingestuft, weil sie durch einen einzelnen Spiralarm und einen vom Zentrum der Scheibe abgesetzten Balken gekennzeichnet ist.

„Stellare Balkenstrukturen sind ein häufiges Merkmal von Spiralgalaxien. Man nimmt an, dass sie durch kleine Störungen innerhalb der stellaren Scheibe entstehen, die die Sterne aus ihrer Kreisbewegung herauslenken und sie auf langgestreckte Bahnen zwingen“, erklärt Dr. Florian Niederhofer, Erstautor der jetzt veröffentlichten Studie. „Eine besondere Art dieser Bahnen sind jene, die mit der Hauptachse des Balkens ausgerichtet sind. Diese gelten als das ‚Rückgrat‘ der Sternbalken und bilden die Hauptstütze der Balkenstruktur.“ Das VISTA-Teleskop wurde entwickelt, um den südlichen Himmel im nahen Infrarot zu durchmustern und Quellen zu untersuchen, die aufgrund ihrer Beschaffenheit oder der Anwesenheit von Staub bevorzugt in diesem Spektralbereich emittieren. Anhand von VMC-Daten hat das Team nun erstmals diese Bahnen innerhalb des Balkens der Großen Magellansche Wolke nachgewiesen. VMC ist eine Multi-Epochen-Durchmusterung des Systems der Magellanschen Wolken und ein öffentliches Durchmusterungsprojekt der Europäischen Südsternwarte (ESO), das zwischen 2010 und 2018 durchgeführt wurde und darauf abzielt, den stellaren Inhalt und die Dynamik unserer nächsten extragalaktischen Nachbarn zu untersuchen.

Das Team entwickelte eine ausgeklügelte Methode zur genauen Bestimmung der Eigenbewegungen von Sternpopulationen innerhalb der Magellanschen Wolken. In einer jetzt in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichten Studie wendete es diese Methode auf zentrale Teile der Großen Magellansche Wolke an. Aus den gemessenen Werten berechneten die Autorinnen und Autoren die tatsächlichen Sternbewegungen innerhalb der Großen Magellansche Wolke und erstellten detaillierte Geschwindigkeitskarten der internen Geschwindigkeitsstruktur der Galaxie. „Die erstaunliche Detailgenauigkeit der Geschwindigkeitskarten zeigt, wie sehr sich unsere Methode im Vergleich zu früheren Messungen vor einigen Jahren verbessert hat“, sagt Thomas Schmidt, Mitautor und Doktorand am AIP. Zum Erstaunen der Forschenden enthüllten ihre Karten langgestreckte Sternbewegungen, die der Struktur und Ausrichtung des Balkens folgen.

„Dank ihrer geringen Entfernung von etwa 163.000 Lichtjahren können wir mit bodengebundenen Teleskopen wie VISTA einzelne Sterne innerhalb der Magellanschen Wolken beobachten“, sagt Prof. Dr. Maria-Rosa Cioni, die Leiterin des VMC-Projekts und der Abteilung Zwerggalaxien und der galaktische Halo am AIP. „Damit bieten uns diese Galaxien ein einzigartiges Labor, in dem wir die Prozesse, die Galaxien formen und bilden, im Detail untersuchen können.“ Von großem Interesse ist die Dynamik der Sterne, da sie wertvolle Informationen über die Entstehung und Entwicklung der Galaxien liefern. Lange Zeit waren jedoch die eindimensionalen Geschwindigkeiten der Sterne entlang der Sichtlinie die einzige Quelle für dynamische Informationen. Diese Geschwindigkeiten können leicht durch spektroskopische Dopplerverschiebungen gemessen werden, die auf dem Effekt beruhen, dass das beobachtete Licht eines Sterns blauer oder röter erscheint, je nachdem, ob er sich uns nähert oder von uns wegbewegt. Um die vollständigen dreidimensionalen Geschwindigkeiten der Sterne zu erhalten, muss man die Eigenbewegungen der Sterne kennen, d. h. die scheinbaren zweidimensionalen Bewegungen der Sterne in der Himmelsebene. Diese Bewegungen können durch mehrfache Beobachtung derselben Sterne über einen bestimmten Zeitraum, in der Regel mehrere Jahre, ermittelt werden. Die Verschiebungen der Sterne werden dann in Bezug auf nahe gelegene Referenzobjekte bestimmt. Bei diesen Objekten kann es sich z. B. um sehr weit entfernte Hintergrundgalaxien handeln, von denen man aufgrund ihrer großen Entfernung annehmen kann, dass sie sich in Ruhe befinden, oder um Sterne mit bereits bekannten Eigenbewegungen.

Da die beobachteten Bewegungen der Sterne von der Erde aus gesehen winzig sind, sind präzise Messungen immer noch eine Herausforderung. In der Entfernung der Magellanschen Wolken liegen die beobachteten Bewegungen der Sterne in der Größenordnung von Millibogensekunden pro Jahr – eine Millibogensekunde entspricht etwa der Größe einer Astronautin auf dem Mond, von der Erde aus gesehen.

„Unsere Entdeckung ist ein wichtiger Beitrag zur Untersuchung der dynamischen Eigenschaften von Balkengalaxien, da die Magellanschen Wolken derzeit die einzigen Galaxien sind, in denen wir solche Bewegungen mit Hilfe der stellaren Eigenbewegungen untersuchen können. Für weiter entfernte Galaxien liegt dies noch jenseits unserer technischen Möglichkeiten“, sagt Florian Niederhofer. Insgesamt wurden 9 Jahre lang Beobachtungen durchgeführt, um genügend Bilder zu sammeln, um diese winzigen Bewegungen messen zu können. „Diese unerwartete Messung ergänzt eine ganze Reihe von bedeutenden Ergebnissen, die das VMC-Team erzielt hat“, fügt Maria-Rosa Cioni stolz hinzu.

Originalveröffentlichung
The VMC survey – XLVI. Stellar proper motions in the centre of the Large Magellanic Cloud. F. Niederhofer, M.-R. L. Cioni, T. Schmidt, K. Bekki, R. de Grijs, V. D. Ivanov, J. M. Oliveira, V. Ripepi, S. Subramanian, J. Th. Van Loon. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Paper bei MNRAS: The VMC survey – XLVI. Stellar proper motions in the centre of the Large Magellanic Cloud
Paper auf arXiv: https://arxiv.org/abs/2203.14369

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• Magellansche Wolken

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Quelle: Universität Wien.

Wien, 23. Dezember 2021 – Bei Beobachtungen in einer der sonnennächsten Sternentstehungsregionen entdeckte ein Team internationaler Astronom*innen die bisher größte Ansammlung freischwebender Planeten. Diese Himmelskörper kreisen um keinen Stern und sind wegen ihrer geringen Helligkeit enorm schwer zu finden. Die große Zahl der nun aufgespürten Planeten gibt Aufschluss über den Entstehungsprozess von Sternen und Planeten und stellt einen wichtigen Anhaltspunkt für künftige Forschungen dar. An der erstaunlichen Entdeckung war Núria Miret Roig vom Institut für Astrophysik der Universität Wien beteiligt. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlicht.

Einzelgänger-Planeten, kurz FFPs vom englischen free floating planets, geben der Wissenschaft seit langem Rätsel um ihre Entstehung auf. Hierbei kommen zwei Möglichkeiten in Frage: Sie entstehen entweder wie Sterne durch den Gravitationskollaps kleiner Gaswolken, oder sie bilden sich wie Planeten um Sterne, die dann jedoch von ihrem Sternsystem abgestreift werden. Bislang war es schwierig festzustellen, welcher Entstehungsmechanismus wahrscheinlicher ist, da eine große homogene Probe von FFPs fehlte. Um dieses Problem zu lösen, haben Núria Miret Roig und ihre Kolleg*innen die junge Upper Scorpius Assoziation ins Visier genommen, wo sie nach schwer fassbaren Planeten suchten. Bei Sternassoziationen handelt es sich um offene Sternhaufen, in denen die Sterne nicht mehr durch Gravitation aneinander gebunden sind.

„Es ist eine große Herausforderung, FFPs innerhalb eines Sternhaufens aufzuspüren, ähnlich der Suche nach der Nadel im Heuhaufen“, erklärt Miret Roig. „Man braucht Augen, die empfindlich genug sind, um die ‚Nadeln‘ zu erkennen. Sterne sind relativ hell und leicht zu erkennen, während Planeten mehrere tausend Mal schwächer strahlen und nur mit Teleskopen mit großer Blende und empfindlichen Detektoren entdeckt werden können. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, die Planeten von der überwältigenden Anzahl von Feldsternen und Hintergrundgalaxien zu unterscheiden.“

Das Team kombinierte eine riesige Menge an Bildern aus öffentlichen, astronomischen Archiven mit neuen Weitfeldbeobachtungen, die mit den besten optischen Teleskopen der Welt aufgenommen wurden. Auf diese Weise konnten winzige Bewegungen, Farben und Helligkeiten von mehreren zehn Millionen Quellen gemessen werden. Um Sternassoziationen zu identifizieren, analysierte das Team zuerst Bewegungsmuster, da Objekte aus einer Assoziation aus der gleichen Gaswolke stammen und daher ähnliche Eigenbewegungen zeigen. Objekte, die nicht zu der Assoziation gehören, weisen hingegen zufällige Bewegungen auf. Nach der Identifikation anhand der Bewegungsmuster verfeinerte das Team die Auswahl anhand von Helligkeit und Farbe: zwei Merkmalen, die Planeten von Sternen und Galaxien unterscheiden.

Ein wichtiger Teil der für die Studie verwendeten Bilder stammt aus dem VISTA Star Formation Atlas (VISIONS), einem Projekt unter der Leitung von João Alves vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. Darin sind im nahen Infrarotbereich alle nahen Sternentstehungskomplexe abgebildet, die von der südlichen Hemisphäre aus erkennbar sind.

Insgesamt untersuchte das Team mehr als 80.000 Weitwinkelaufnahmen, die über einen Zeitraum von zwanzig Jahren entstanden sind. Gesamt sind das etwa 100 Terabyte an Information. Das Ergebnis: 170 bislang unbekannte FFPs, die alle zur Upper Scorpius Assoziation gehören. Dies ist die größte Stichprobe von FFPs in einer einzigen Sternassoziation, zudem verdoppelten die Funde die Gesamtzahl der bisher bekannten FFPs.

„Die große Anzahl der entdeckten FFPs deutet darauf hin, dass der dynamische Auswurf von Planetensystemen ein wichtiger Mechanismus für ihre Entstehung ist, da der Kollaps von Gaswolken nicht zu so vielen FFPs führen würde. Dieses Ergebnis lässt auf relativ kurze Entstehungszeiträume von Riesenplanetensystemen im Rahmen von etwa drei bis zehn Millionen Jahren schließen“, erklärt Miret Roig.

Hervé Bouy, Leiter des europäischen Projekts COSMIC-DANCE, in das die Studie eingebettet ist, betont, dass „die identifizierten FFPs hervorragende Ziele für Folgestudien sind, insbesondere für die Untersuchung von Planetenatmosphären ohne blendenden Wirtssterns. Darüber hinaus können wir das Vorhandensein von Gas und Staub um FFPs untersuchen, um ihren Entstehungsprozess zu beleuchten.“

Wenn der Anteil der FFPs im Upper Scorpius ähnlich hoch ist wie in anderen Sternentstehungsgebieten, könnte es mehrere Milliarden Einzelgänger-Planeten in der Größe des Jupiters geben, die in der Milchstraße ohne Wirtsstern unterwegs sind. Bei erdgroßen Planeten könnte die Zahl sogar noch größer sein, da diese häufiger vorkommen als massereiche Planeten.

Diese Forschung ist Teil des ERC Consolidator-Programms COSMIC-DANCE unter der Leitung von H. Bouy (Universität Bordeaux) und ist das wichtigste Ergebnis der Doktorarbeit von N. Miret Roig.
Diese Studie war dank der umfangreichen Nutzung von Daten von ESO, NOAJ, NOAO, ING, VISIONS und der ESA-Mission Gaia möglich.

Publikation in Nature Astronomy:
Núria Miret Roig (Universität Wien & Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux), Hervé Bouy, Sean N. Raymond, Javier Olivares, Phillip Galli (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux), Motohide Tamura (Department of Astronomy of the University of Tokyo & Astrobiology Center, National Institutes of Natural Sciences), Emmanuel Bertin (CNRS & Sorbonne Université, Institut d’Astrophysique de Paris), David Barrado and Nuria Huélamo (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)), Jean-Charles Cuillandre (AIM, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay), Luis Manuel Sarro (Depto. de Inteligencia Artificial, UNED), Angel Berihuete (Depto. Estad´ıstica e Investigación Operativa, Universidad de Cádiz): A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association. In: Nature Astronomy, 2021.
DOI: 10.1038/s41550-021-01513-x

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• Freifliegende (Exo)Planeten / free-floating planets (FFP)

Der Beitrag Hunderte freischwebende Planeten in unserer Galaxie entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

22. Dezember 2021 – Einzelgänger-Planeten sind schwer fassbare kosmische Objekte. Sie haben eine Masse, die mit der von Planeten in unserem Sonnensystem vergleichbar ist, umkreisen aber keinen Stern, sondern bewegen sich frei im All. Bisher waren nicht viele bekannt, aber ein Team von Astronomen hat mit Hilfe von Daten mehrerer Teleskope der Europäischen Südsternwarte (ESO) und anderer Einrichtungen mindestens 70 neue Einzelgänger-Planeten in unserer Galaxie entdeckt. Dies ist die größte jemals entdeckte Gruppe vagabundierender Planeten und ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Ursprünge und Eigenschaften dieser geheimnisvollen galaktischen Nomaden.

„Wir wussten nicht, wie viele wir erwarten konnten, und sind begeistert, so viele gefunden zu haben“, sagt Núria Miret-Roig, Astronomin am Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Frankreich, und der Universität Wien, Österreich, und Erstautorin der neuen Studie, die heute in Nature Astronomy veröffentlicht wurde.

Planetare Einzelgänger, die sich weit entfernt von jedem Stern aufhalten, der sie beleuchtet, sind normalerweise nicht zu erkennen. Miret-Roig und ihr Team machten sich jedoch die Tatsache zunutze, dass diese Planeten wenige Millionen Jahre nach ihrer Entstehung noch heiß genug sind, um selbst zu glühen, so dass sie von den empfindlichen Kameras großer Teleskope direkt erkannt werden können. In einer Sternentstehungsregion in der Nähe unserer Sonne, in den Sternbildern Skorpion und Ophiuchus, fanden sie mindestens 70 neue Einzelgänger-Planeten mit Massen vergleichbar denen des Jupiters [1].

Um so viele Einzelgänger-Planeten aufzuspüren, nutzte das Team Daten aus rund 20 Jahren, die von einer Reihe von Teleskopen am Boden und im Weltraum stammen. „Wir haben die winzigen Bewegungen, die Farben und die Helligkeit von Dutzenden Millionen von Quellen in einem großen Bereich des Himmels gemessen“, erklärt Miret-Roig. „Diese Messungen ermöglichten es uns, die schwächsten Objekte in dieser Region, diese vagabundierenden Planeten, sicher zu identifizieren.“

Das Team nutzte Beobachtungen des Very Large Telescope (VLT) der ESO, des Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA), des VLT Survey Telescope (VST) und des 2,2-Meter-Teleskops des MPG/ESO in Chile sowie anderer Einrichtungen. „Die überwiegende Mehrheit unserer Daten stammt von ESO-Observatorien, die für diese Studie absolut entscheidend waren. Ihr weites Gesichtsfeld und ihre einzigartige Empfindlichkeit waren der Schlüssel zu unserem Erfolg“, erklärt Hervé Bouy, Astronom am Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Frankreich, und Projektleiter der neuen Untersuchung. „Wir haben Zehntausende von Weitwinkelaufnahmen von ESO-Einrichtungen verwendet, was Hunderten von Stunden an Beobachtungen und buchstäblich Dutzenden von Terabytes an Daten entspricht.“

Das Team verwendete auch Daten des Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation, was einen großen Erfolg für die Zusammenarbeit von boden- und weltraumgestützten Teleskopen bei der Erforschung und dem Verständnis unseres Universums darstellt.

Die Studie legt nahe, dass es noch viele weitere dieser schwer fassbaren, sternlosen Planeten geben könnte, die wir noch nicht entdeckt haben. „Es könnte mehrere Milliarden dieser frei schwebenden Riesenplaneten geben, die ohne einen Mutterstern in der Milchstraße umherziehen“, erklärt Bouy.

Durch die Untersuchung der neu entdeckten Einzelgänger-Planeten könnten Astronominnen und Astronomen Hinweise darauf finden, wie diese mysteriösen Objekte entstehen. Einige Forschende gehen davon aus, dass sich diese Planeten durch den Kollaps einer Gaswolke bilden, die zu klein ist, um zur Bildung eines Sterns zu führen, oder dass sie aus ihrem Muttersystem herausgeschleudert worden sind. Welcher Mechanismus jedoch wahrscheinlicher ist, bleibt derzeit ungeklärt.

Weitere technologische Fortschritte werden der Schlüssel sein, um das Geheimnis dieser Nomadenplaneten zu lüften. Das Team hofft, sie mit dem geplanten Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird und noch in diesem Jahrzehnt mit den Beobachtungen beginnen soll, noch genauer untersuchen zu können. „Diese Objekte sind extrem lichtschwach und können mit den derzeitigen Einrichtungen kaum untersucht werden“, erklärt Bouy. „Das ELT wird absolut entscheidend sein, um mehr Informationen über die meisten der von uns entdeckten Einzelgänger-Planeten zu sammeln.“

Endnoten
[1] Die genaue Anzahl der vom Team entdeckten Einzelgänger-Planeten ist schwer zu bestimmen, da die Beobachtungen es den Forschern nicht erlauben, die Massen der untersuchten Objekte zu messen. Objekte mit einer Masse von mehr als dem 13-fachen der Jupitermasse sind höchstwahrscheinlich keine Planeten und können daher bei der Zählung nicht berücksichtigt werden. Da das Team jedoch keine Werte für die Masse hatte, musste es sich auf die Untersuchung der Helligkeit der Planeten verlassen, um eine Obergrenze für die Anzahl der beobachteten vagabundierenden Planeten festzulegen. Die Helligkeit hängt wiederum mit dem Alter der Planeten selbst zusammen, denn je älter ein Planet ist, desto länger hat er sich abgekühlt und seine Helligkeit verringert. Wenn die untersuchte Region alt ist, dann liegen die hellsten Objekte in der Stichprobe wahrscheinlich über 13 Jupitermassen, und darunter, wenn die Region jünger ist. Angesichts der Ungewissheit über das Alter der untersuchten Region ergibt diese Methode eine Anzahl von Einzelgänger-Planeten zwischen 70 und 170.

Weitere Informationen
Diese Studie wurde in dem Artikel „A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association“ vorgestellt, der in Nature Astronomy (DOI: 10.1038/s41550-021-01513-x) erscheint. Sie wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union (Fördervereinbarung Nr. 682903, P.I. H. Bouy) und vom französischen Staat im Rahmen des Programms „Investitionen für die Zukunft“, IdEx Bordeaux, Referenz ANR-10-IDEX-03-02, gefördert.

Das Team besteht aus Núria Miret-Roig (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Frankreich [LAB]; Universität Wien, Abteilung für Astrophysik, Österreich), Hervé Bouy (LAB), Sean N. Raymond (LAB), Motohide Tamura (Department of Astronomy, Graduate School of Science, The University of Tokyo, Japan; Astrobiology Center, National Institutes of Natural Sciences, Tokyo, Japan [ABC-NINS]), Emmanuel Bertin (CNRS, UMR 7095, Institut d’Astrophysique de Paris, Frankreich [IAP]; Sorbonne Université, IAP, Frankreich) David Barrado (Centro de Astrobiología [CSIC-INTA], Depto. de Astrofísica, ESAC Campus, Spanien), Javier Olivares (LAB), Phillip Galli (LAB), Jean-Charles Cuillandre (AIM, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, Université de Paris, Frankreich), Luis Manuel Sarro (Depto. de Inteligencia Artificial, UNED, Spanien), Angel Berihuete (Depto. Estadística e Investigación Operativa, Universidad de Cádiz, Spanien) und Nuria Huélamo (CSIC-INTA).

Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope, VISTA, das im Infraroten arbeitet, und das VLT Survey Telescope für sichtbares Licht. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Fachartikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2120/eso2120a_en.pdf

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• Freifliegende (Exo)Planeten / free-floating planets (FFP)

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Quelle: AIP.

Potsdam, 28. Oktober 2021 – Das 4-Meter-Multi-Object Spectroscopic Telescope 4MOST ist eine Durchmusterungsanlage, die für das Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA), einem Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO), in der Atacama-Wüste in Chile unter der Leitung des AIP gebaut wird. Eine der Hauptkomponenten von 4MOST ist ein Faserpositionierer, genannt AESOP, der vom Australian Astronomical Optics (AAO) Department der Macquarie-Universität in Sydney im Rahmen einer Partnerschaft der ESO mit Australien entwickelt und gebaut wurde.

Das AESOP-System, das auf einer innovativen Technologie von AAO basiert, besteht aus dem Positionierer mit seinen 2436 Fasern, dem Gehäuse des Positionierers, der Elektronik und den Elektronikgehäusen. Die Fasern sind in einem sechseckigen Gitter angeordnet und können sehr präzise ausgerichtet werden, um das Licht von Sternen und anderen Objekten am Himmel zu sammeln. Die Fasern leiten das Licht an drei optische Multi-Objekt-Spektrographen weiter, die die spektralen Eigenschaften der beobachteten Objekte gleichzeitig messen und so unter anderem Aufschluss über die chemischen Strukturen und Bewegungen verschiedener Regionen der Milchstraße geben werden. Die wichtigste Anforderung an AESOP ist, dass alle Fasern innerhalb einer Minute mit einer Genauigkeit von 10 Mikrometern – etwa ein Fünftel der Dicke eines Haares – neu positioniert werden müssen. Wenn die Fasern ihre neue Position erreicht haben, werden sie mit rotem Licht rückbeleuchtet, das von hochauflösenden Kameras aufgezeichnet wird, um die Position der Faserenden zu überprüfen, bevor eine Himmelsbelichtung gestartet wird. Je besser die Genauigkeit und Geschwindigkeit, desto mehr Licht von einem Objekt wird in möglichst kurzer Zeit eingefangen.

Am 5. August wurde der fertige Faserpositionierer von AAO in Sydney an das AIP in Potsdam geliefert. Dies ist die erste gelieferte Großkomponente für 4MOST, die nach dem Auspacken und Wiedereinbau den Beginn der 4MOST-Systemintegration in der Integrationshalle des AIP markiert. „Nach mehr als vier Jahren Design- und Analysearbeit, gefolgt von drei Jahren Fertigung und Integration, war es sehr aufregend, das fertige AESOP für die Systemintegration in Empfang zu nehmen“, resümiert Joar Brynnel, Projektleiter von 4MOST am AIP. „Die Testergebnisse aus Sydney zeigen eine exzellente Leistung und wir freuen uns sehr, AESOP in Potsdam einsetzen zu können und die gute Zusammenarbeit mit unseren Partnern und Kolleginnen und Kollegen in Australien fortzusetzen.“

Ursprünglich war geplant, dass das AAO-Team nach Potsdam reist und die Reintegration und den Test des AESOP-Faserpositionierers leitet. Aufgrund der COVID-Reisebeschränkungen in und aus Australien ist dies derzeit nicht möglich. Dies stellt die Potsdamer Ingenieurinnen und Ingenieure vor schwierige Probleme, da sie normalerweise auf die Zusammenarbeit mit ihren australischen Kolleginnen und Kollegen beim Auspacken und der komplizierten Montage von AESOP angewiesen sind. Die Teams haben nun einen alternativen Plan ausgearbeitet, bei dem die Arbeiten von Mitarbeitenden der europäischen 4MOST-Partner unter der Fernaufsicht von technischen Mitarbeitenden von AAO durchgeführt werden sollen. Dies startete mit der Ankunft eines Unterstützungsteams des Max-Planck-Instituts für Astronomie und der Landessternwarte Heidelberg am 25. Oktober.

Dr. Roelof de Jong, der wissenschaftliche Leiter von 4MOST, betont die Bedeutung dieser Arbeitsphase: „Es ist erstaunlich, den Meilenstein des Auspackens und der Montage von AESOP in Potsdam zu erreichen. Der Faserpositionierer ist das Herzstück der Anlage und wir können nun damit beginnen, das gesamte Instrument um ihn herum zu montieren und zu testen, bevor wir alles nach Chile verschiffen.“ Die Fertigstellung des Instruments und die Lieferung nach Chile ist derzeit für Mai 2023 geplant.

„AAO-Macquarie University ist stolz darauf, eng mit großen Observatorien auf der ganzen Welt zusammenzuarbeiten, um innovative neue Instrumente zu entwickeln, die auf neuen und aufstrebenden Technologien wie AESOP basieren“, hebt Scott Smedley, AESOP-Projektleiter von AAO-Macquarie University, hervor.

Das 4MOST-Konsortium besteht aus 15 Instituten in Deutschland, Australien, Frankreich, den Niederlanden, Schweden, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich und wird vom AIP geleitet. 4MOST wird auf dem VISTA-Teleskop der ESO in Paranal in Chile installiert. Das Design von 4MOST ermöglicht es, in fünfjährigen Durchmusterungen Dutzende von Millionen von Spektren zu sammeln, selbst für Ziele, die über einen großen Teil des Himmels verteilt sind. Das Instrument wird auch über eine ausreichende Wellenlängenabdeckung verfügen, um die Geschwindigkeiten von extragalaktischen Objekten über einen großen Rotverschiebungsbereich hinweg zu erfassen und so Messungen der Entwicklung von Galaxien und der Struktur des Kosmos zu ermöglichen. Mit diesem außergewöhnlichen Instrument lassen sich viele wissenschaftliche Ziele verwirklichen, aber das Design ist vor allem darauf ausgerichtet, drei wichtige weltraumgestützte All-Sky-Observatorien von vorrangigem europäischem Interesse zu ergänzen: Gaia, EUCLID und eROSITA.

Über das AIP
Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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• VISTA

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Quelle: Universität Wien.

17. August 2021 – Die radioaktiven Elemente könnten von einem in der Nähe explodierenden Stern (einer Supernova) oder den starken Sternwinden eines massereichen Sterns, auch als Wolf-Rayet-Stern bekannt, auf das sich entwickelnde Sonnensystem geweht worden sein. Das Vorkommen radioaktiven Materials bei der Entstehung des Sonnensystems gibt den Forscher*innen bereits seit 50 Jahren große Rätsel auf. Ist die Voraussetzung für die Bildung von Planetensystemen, dass sie sich weder zu nah, noch zu weit entfernt von einer Quelle radioaktiven Materials befinden?

Die Autoren der neuen Studie verwendeten Multi-Wellenlängen-Beobachtungen der Sternentstehungsregion Schlangenträger, darunter auch spektakuläre neue Infrarotdaten des von Wien geleiteten Projekts VISIONS, das derzeit mit dem ESO-Teleskop in der chilenischen Wüste durchgeführt wird. Die Daten zeigen die Wechselwirkungen zwischen den Wolken von sternbildenden Gasen und Radionukliden, die im nächstgelegenen aus jungen Sternen bestehenden Sternhaufen entstanden. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass Supernovae der vorangegangen Sterngeneration die wahrscheinlichste Quelle kurzlebiger Radionuklide in den sternbildenden Wolken sind.

„Unser Sonnensystem entstand höchstwahrscheinlich durch das Zusammenspiel einer riesigen Molekülwolke sowie eines jungen Sternhaufens. Ein oder mehrere Supernova-Ereignisse einiger massereicher Sterne in diesem Sternhaufen kontaminierten das Gas, das schließlich die Sonne und ihr Planetensystem entstehen ließ“, sagt Douglas N. C. Lin, emeritierter Professor für Astronomie und Astrophysik an der UC Santa Cruz. „Obwohl dieses Szenario lange zurückliegt, liegen die Stärken dieser Studie in der Verwendung von Multi-Wellenlängen-Beobachtungen und einer ausgeklügelten statistischen Analyse, die es ermöglichen, eine quantitative Messung der Wahrscheinlichkeit dieses Modells anzustellen.“

Der Schlangenträger-Wolkenkomplex enthält viele dichte protostellare Kerne in verschiedenen Stadien der Sternenentstehung und der Entwicklung protoplanetarer Scheiben, welche die frühesten Stadien der Bildung eines Planetensystems darstellen. Durch die Kombination von Bilddaten in Wellenlängen von Millimetern bis hin zu Gammastrahlen konnten die Forscher*innen einen Strom von Aluminium-26 des nahe gelegenen Sternhaufens in Richtung der Sternentstehungsregion Schlangenträger visualisieren.

„Der Anreicherungsprozess, den wir im Schlangenträger sehen, stimmt mit dem überein, was bei der Bildung des Sonnensystems vor 5 Milliarden Jahren geschah“, sagt Erstautor John C. Forbes. „Als wir dieses passende Beispiel für einen möglichen Ablauf des Prozesses entdeckt hatten, versuchten wir, den nahe gelegenen Sternhaufen zu modellieren, der jene Radionuklide produzierte, die wir heute in Form von Gammastrahlen sehen. Wir verfügen mittlerweile über ausreichend Informationen, um sagen zu können, dass dieses Ereignis zu 59% durch Supernovae und zu 68% durch mehrere Quellen und nicht ausschließlich durch eine Supernova verursacht wurde“, so Forbes.

„Diese Form von statistischer Analyse weist Szenarien Wahrscheinlichkeiten zu, die Astronom*innen seit 50 Jahren diskutieren, bemerkt Lin. „Wahrscheinlichkeiten zu quantifizieren ist in der Astronomie richtungsweisend“, ergänzt er.

„Der Schlangenträger als Sternentstehungsregion ist nichts Besonderes“, sagt João Alves. „Es handelt sich lediglich um eine typische Struktur aus Gas und jungen massereichen Sternen. Daher sollten unsere Ergebnisse repräsentativ für die Anreicherung kurzlebiger radioaktiver Elemente bei der Stern- und Planetenbildung entlang der Milchstraße sein. Wir sind nichts Besonderes und sollten davon ausgehen, dass auch viele andere Sonnensysteme wie unseres in der Milchstraße schweben.“

Die aktuellen Ergebnisse zeigen auch, dass die Anzahl der kurzlebigen Radionuklide, die sich in neu entstehenden Sternensystemen befinden, stark variieren kann. „Viele neue Sternensysteme werden mit einer Fülle von Aluminium-26 gebildet, so wie in unserem Sonnensystem. Die Schwankungen sind dennoch enorm – wir sprechen von mehreren Größenordnungen“, erklärt Forbes. „Das ist entscheidend für die frühe Entwicklung von Planetensystemen, da Aluminium-26 die wichtigste frühe Wärmequelle ist. Mehr Aluminium-26 bedeutet wahrscheinlich trockenere Planeten.“

Das Team verwendete auch Daten des VISTA-Teleskops der Europäischen Südsternwarte, des Herschel Space Observatory der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), des Planck-Satelliten der ESA und des Compton Gamma Ray Observatory der NASA.

Publikation in Nature Astronomy:
John C. Forbes, João Alves, Douglas N. C. Lin. A Solar System formation analogue in the Ophiuchus star-forming complex. Nature Astronomy, 2021

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• Sternentwicklung

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Quelle: Universität Hamburg.

Die Universität Hamburg erhält von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) rund 500.000 Euro für einen Spektrografen und fördert dessen Anschaffung mit weiteren 500.000 Euro. Das Gerät ist für ein astronomisches Instrument in Chile bestimmt, mit dem zukünftig sogenannte Galaxiendurchmusterungen durchgeführt werden, die Millionen von Galaxien erfassen und mögliche Eigenschaften Dunkler Materie eingrenzen können.

In früheren Zeiten konnten sich Astronominnen und Astronomen jahrelang ausschließlich auf ein bestimmtes Himmelsobjekt konzentrieren. Heute können zusätzlich mit Himmelsdurchmusterungen – einer Art Inventur des Universums – Millionen von astronomischen Objekten erfasst und untersucht werden.

Möglich wird das durch Geräte wie den Multi-Objekt-Spektrograf „4MOST“, der am Paranal Observatorium der Europäischen Südsternwarte (ESO) im Norden Chiles an dem mehr als vier Meter großen Teleskop VISTA installiert wird. Im Gegensatz zu bisherigen Modellen kann „4MOST“ die Spektren von Tausenden Himmelsobjekten gleichzeitig erfassen, da deren Licht über spezielle optische Fasern an gleich drei Spektrografen weitergeleitet wird. Einer von ihnen wird durch die DFG-Förderung von 500.000 Euro und weitere 500.000 Euro von der Universität Hamburg finanziert.

Mit den Spektrografen wird das aufgenommene Licht der Himmelskörper in die einzelnen Spektralfarben zerlegt und die Intensität des Lichts bei unterschiedlichen Wellenlängen untersucht. Diese Informationen lassen Rückschlüsse auf die genaue Position astronomischer Objekte am Himmel zu sowie auf viele Eigenschaften, zum Beispiel die dort herrschende Temperatur oder die chemische Zusammensetzung.

„Der jetzt bewilligte Spektrograf stellt den Anteil der Universität Hamburg für 4MOST dar“, sagt Prof. Dr. Jochen Liske vom Fachbereich Physik der Universität Hamburg. „Er ist identisch mit einem der anderen zwei Geräte. Durch die parallele Arbeit verdoppelt sich die Anzahl von Objekten, die gleichzeitig beobachtet werden können, und somit die Geschwindigkeit, mit der eine Durchmusterung durchgeführt werden kann. Ohne diesen Geschwindigkeitsvorteil wäre die Bearbeitung unserer Fragestellungen nicht möglich, da sie viel zu lange dauern würde.“ Ab dem Jahr 2022 kann Liske zusammen mit einem internationalen Team aus 15 verschiedenen Einrichtungen 4MOST nutzen, um mehr als 1,7 Millionen Galaxien zu untersuchen.

Das Team ist dabei nicht nur an der Frage interessiert, wie Galaxien entstehen, sondern auch an den Eigenschaften von Dunkler Materie – einem unsichtbaren Stoff, der u. a. die Galaxien zusammenhält. Daher ist das Projekt an der Universität Hamburg in den Exzellenzcluster „Quantum Universe“ eingebettet, der sich mit den grundlegenden Fragestellungen rund um den Ursprung, die Geschichte und die Zusammensetzung des Universums beschäftigt. Ein großes Forschungsthema von „Quantum Universe“ ist die Suche nach Dunkler Materie.

„Bei der Durchmusterung von Galaxien kann die Masse von Galaxiehaufen und -gruppen bestimmt werden. Wenn wir sehr viele Galaxien vermessen, können aus der Verteilung der Masse von Galaxiegruppen Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Dunklen Materie gezogen werden. Diese Erkenntnisse können dann andere Forschende verwenden, um ihre eigene Suche nach Dunkler Materie einzugrenzen“, sagt Liske.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO.

Der Lagunennebel zählt wohl mit zu den spektakulärsten Sternentstehungsgebieten innerhalb unserer Heimatgalaxie. Er befindet sich in einer Entfernung von etwa 5.000 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem im Sternbild Sagittarius (der Schütze) und ist auch unter der Bezeichnung Messier 8 oder kurz „M 8“ bekannt ist. Mit einer Ausdehnung von etwa 90 x 40 Bogenminuten und einer scheinbaren Helligkeit von 6,0 mag kann er bereits mit einem Feldstecher beobachtet werden. Bei diesem Nebel handelt es sich um eine interstellare Wolke aus Gas und Staub mit einem Durchmesser von 100 Lichtjahren, in deren Inneren sich gerade neue Sterne bilden.

Heute veröffentlichte die Europäische Südsternwarte (ESO) eine 16.000 Pixel breite Aufnahme des Lagunennebels, welche mit dem VLT Survey Teleskope (kurz „VST“), einem der zwei Himmelsdurchmusterungsteleskope der ESO am Paranal-Observatorium im Norden Chiles, angefertigt wurde. Eine zoombare Version der Aufnahme, welche Sie auf dieser Internetseite der ESO finden, erlaubt es dem Betrachter, sämtliche Bereiche dieses faszinierenden Objekts bis ins kleinste Detail zu erkunden.

Zwecks der Anfertigung dieser Aufnahme wurde das VST nicht speziell auf den Lagunennebel ausgerichtet, sondern vielmehr im Rahmen eines Durchmusterungsprojekts mit der Bezeichnung VPHAS+ beobachtet, bei dem letztendlich ein deutlich größerer Bereich der Milchstraße abgebildet wird. Das Projekt VPHAS+ ist wiederrum lediglich eine von drei bildgebenden Durchmusterungen im visuellen Spektralbereich mit dem VST.

Ergänzt werden diese von sechs Infrarot-Durchmusterungen, für welche das VISTA-Teleskop eingesetzt wird. Im Gegensatz zu den größeren Teleskopen der ESO können diese beiden vergleichsweise kleinen Teleskope, welche aber immer noch über Spiegeldurchmesser von 2,6 beziehungsweise vier Metern verfügen, in einem relativ kleinen Zeitraum einen deutlich größeren Himmelsabschnitt abbilden.

Diese Durchmusterungen widmen sich einigen der wichtigsten Fragen der modernen Astronomie. Diese umfassen die Beschaffenheit der Dunklen Energie, die Suche nach hellen Quasaren aus der Frühzeit unseres Universums, Untersuchungen der Struktur der Milchstraße und die Suche nach hier angesiedelten ungewöhnlichen und verdeckten Objekten, detaillierte Untersuchungen der beiden benachbarten Magellanschen Wolken und viele weitere Themengebiete.

Die Vergangenheit hat gezeigt, dass solche Durchmusterungsprojekte oftmals Unerwartetes zu Tage fördern. Derartige Überraschungen sind wiederrum unabdingbar für den Fortschritt der astronomischen Forschung.

Zusätzlich zu den neun bildgebenden Durchmusterungen mit den Teleskopen VISTA und VST sind derzeit noch zwei weitere Durchmusterungen mit ESO-Teleskopen in Gang. Eine davon ist der „Gaia-ESO Survey“. Hierbei werden mit dem Very Large Telescope (VLT) auf dem Paranal die Eigenschaften von mehr als 100.000 Sternen in der Milchstraße charakterisiert. Die zweite Durchmusterung mit dem Namen „PESSTO“ dient der Nachbeobachtung von relativ kurzlebigen astronomischen Objekten wie zum Beispiel Supernovae. Hierbei wird das New Technology Telescope des La-Silla-Observatoriums in den chilenischen Anden eingesetzt.

Weitere Informationen zu den Himmelsdurchmusterungsprojekten der ESO sind auf dieser Internetseite verfügbar. Einige dieser Durchmusterungen haben bereits im Jahr 2010, andere hingegen erst kürzlich begonnen. Mittlerweile wurden von allen Projekten erste Daten veröffentlicht, welche für Astronomen auf der ganzen Welt über das Archiv der ESO frei zugänglich sind. Einen Überblick über die veröffentlichten Daten finden Sie hier.

Obwohl die Beobachtungen für die Durchmusterungen noch längst nicht abgeschlossen sind, haben diese bereits schon zum jetzigen Zeitpunkt zu vielen Entdeckungen geführt. Dazu zählen neu entdeckte Sternhaufen, die bislang beste Karte des Zentrums unserer Heimatgalaxie, ein sehr tiefer Einblick in den Infrarothimmel und erst vor Kurzem der am weitesten entfernte Quasar, welcher bislang entdeckt wurde. Die verschiedenen Himmelsdurchmusterungsprojekte der ESO werden noch viele weitere Jahre andauern und die dadurch erwarteten neuen Einblicke und Erkenntnisse werden die astronomische Forschung über Jahrzehnte hinweg beeinflussen.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO.

Der in einer Entfernung von etwa 8.000 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem im Sternbild Skorpion gelegene Emissionsnebel NGC 6357 wurde am 8. Juni 1837 von dem englischen Astronomen John Herschel entdeckt. Wegen seines Erscheinungsbildes im sichtbaren Spektralbereich des Lichts wird dieser Nebel gelegentlich auch als „Hummernebel“ bezeichnet. In dieser Himmelsregion befinden sich gewaltigen Gaswolken, welche rankenartig von dunklen Staubkonzentrationen durchzogen sind und in deren Inneren sich gerade neue Sterne bilden. Diese sehr jungen und massereichen Sterne strahlen im sichtbaren Spektralbereich in einem blau-weißlich Licht.

Die bereits am vergangenen Mittwoch von der Europäischen Südsternwarte (ESO) veröffentlichte Aufnahme wurde aus Daten des VISTA-Teleskops, so die Kurzbezeichnung für das „Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy“, der ESO am Paranal-Observatorium in Chile erstellt. Der abgebildete Himmelsbereich zeigt einen kleinen Ausschnitt des Himmelsdurchmusterungsprojektes „VISTA Variables in the Vía Láctea“ (kurz „VVV“).

Bei dem VISTA-Teleskop handelt es sich um das derzeit größte und leistungsfähigste für Himmelsdurchmusterungen zur Verfügung stehende Teleskop. Es wird speziell für die Beobachtung des Himmels im infraroten Spektralbereich eingesetzt. Die VVV-Durchmusterung ist der Zentralregion unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, und einem Teilbereich der galaktischen Ebene gewidmet. Die im Rahmen dieser Kartografierung entstehenden Datensätze werden den Astronomen helfen, mehr über den Ursprung, die frühen Entwicklungsstadien und die Struktur unserer Heimatgalaxie in Erfahrung zu bringen.

Teilbereiche von NGC 6357 wurden in der Vergangenheit bereits eingehend unter anderem mit dem Hubble-Weltraumteleskop oder dem Very Large Telescope (VLT) der ESO im sichtbaren Licht abgebildet. Durch die Infrarotbeobachtungen mit dem VISTA-Teleskop können jedoch auch Details enthüllt werden, welche auf Bildern, die im sichtbaren Licht aufgenommen wurden, unsichtbar bleiben. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn das zu beobachtende Objekt sehr kalt oder von dichten Staubschleiern verdeckt ist.

Letzteres trifft auf NGC 6357 zu. Die Aufnahmen im sichtbaren Lichtspektrum zeigen einen breiten Strom aus Gas und feinen Staubpartikeln, welcher das Licht der dahinterliegenden Objekte weitgehend absorbiert. Dieser kosmische Staub, welcher noch „feiner“ ist als sein irdisches Pedant, besteht überwiegend aus Silikaten, Graphit und Wassereis. Diese Bestandteile wurden von früheren Sternengenerationen erzeugt und ins Weltall geblasen.

Ein Vergleich der früheren Beobachtungen mit dem neuen Infrarotbild offenbart den Astronomen dabei erstaunliche Unterschiede. Im Infraroten erscheinen die großen, rötlichen Wolken des Emissionsnebels wesentlich weniger auffällig als im sichtbaren Lichtbereich. Dafür sind auf den Infrarotaufnahmen eine Vielzahl von Ranken aus Gas und Staub erkennbar, welche sich von den leuchtenden Gaswolken in der Umgebung der heißen jungen Sterne ausgehend in verschiedene Richtungen erstrecken.

Im Inneren von NGC 6357 befindet sich der erst im Jahr 1959 entdeckte offene Sternhaufen Pismis 24. Die Mitglieder dieses Sternhaufens haben sich vermutlich alle zur gleichen Zeit vor erst wenigen Millionen Jahren aus der gleichen Gas- und Staubwolke gebildet, aus der sich der Emissionsnebel zusammensetzt. Die von den Sternen ausgehende intensive Ultraviolettstrahlung hat im Gas und Staub der Umgebung seltsame Hohlräume entstehen lassen.

Einer der hellen, jungen Sterne dieses Sternhaufens trägt die Bezeichnung Pismis 24-1 und galt eine Zeit lang als der massereichste bekannte Stern überhaupt. Anhand von Aufnahmen mit dem Hubble-Weltraumteleskop konnte jedoch mittlerweile ermittelt werden, dass es sich bei diesem Objekt um mindestens drei hellen Einzelsterne handelt, von denen jeder etwa 70 bis 100 Sonnenmassen aufweist. Aber auch damit gehören diese drei Einzelsterne immer noch zu den massereichsten Sternen in unserer Milchstraße.

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