Himmelsdurchmusterung in 3D

Wien. Wie entstehen Galaxien? Was beeinflusst ihre Dynamik? Fragen wie diesen gehen Experten derzeit bei einer Konferenz in Wien auf den Grund. Die unter der Schirmherrschaft der Internationalen Astronomischen Union (IAU) stehende Tagung "Galaxies in 3D across the Universe" läuft bis heute Abend im Juridicum.

Antworten könnten neue 3D-Spektroskope liefern. Diese speziell für die Himmelsdurchmusterung gebauten Geräte ermöglichen es nicht nur, das Licht in seine Wellenlängen zu unterteilen, sondern auch die Herkunft des Lichts zu sehen. Das soll ein besseres Verständnis von Galaxien und damit eine genauere Kenntnis der Entstehungsgeschichte des Universums liefern.

Das "Multi-Objekt-Spektrometer" (KMOS) sei eines der neusten Instrumente, erklärt Mark Swinbank von der Universität Durham: "Ein ausgefeiltes System an Roboter-Armen erlaubt es dem Gerät, mehrere Himmelsobjekte gleichzeitig zu beobachten", sagt er. KMOS ist am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile installiert. Es erspäht Licht im nahen Infrarot-Bereich und sieht damit bis in die jungen Jahre der Galaxien.

Galaxien im Pixel-Bereich

Unter Anwendung der 3D-Spektroskopie erhalten die Forscher außerdem präzisere Daten. Das beobachtete Feld der Galaxie wird in einzelne Pixel zerlegt, sagt Helmut Dannerbauer von der Universität Wien. Jedes einzelne Pixel weist ein eigenes Lichtspektrum auf - die Galaxie lässt sich also in ihre spektrale Verteilung auflösen. Daraus kann die Wellenlänge bestimmt werden. Die Dreidimensionalität der Spektrometrie setzt sich daher aus zwei räumlichen Richtungen und der Wellenlänge zusammen.

Jedem chemischen Element kann somit ein Teil des Spektrums - und die damit einhergehende charakteristische Wellenlänge - zugeordnet werden. Aus diesem physikalischen Gesetz lässt sich mithilfe der gemessenen Wellenlängen bestimmen, aus welchen Elementen sich das beobachtete Objekt zusammensetzt. Zudem lassen sich bestimmte Regionen analysieren -- etwa deute die Verteilung von ionisiertem Wasserstoff auf aktive Sternentstehungsgebiete hin, erklärt Bodo Ziegler von der Universität Wien, Hauptorganisator der Konferenz.

Über die Wellenlänge können die Astronomen auch über die Geschwindigkeit der Elemente Aussagen machen. Bewegt sich ein Element auf den Beobachter zu, erscheint die dafür charakteristische Wellenlänge verkürzt. Bewegt es sich hingegen vom Beobachter weg, so erscheint die Wellenlänge verlängert. Somit lässt sich das Rotationsverhalten der beobachteten Objekte bestimmen.