Die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums durch die Beobachtung entfernter Supernovae hat zur Postulierung der so genannten Dunklen Energie geführt. Bis heute ist die Natur dieser "Antigravitation", die das Universum auseinander treibt, unbekannt. Um ihr auf den Grund zu gehen, wurden verschiedene wissenschaftliche Projekte initiiert – unter anderem das Hobby-Eberly-Teleskop-Dark Energy Experiment (HETDEX). Es zielt darauf ab, eine dreidimensionale Karte von 2,5 Millionen weit entfernten Galaxien zu erstellen, die der Wissenschaft helfen soll zu verstehen, wie und warum sich die Expansion des Universums mit der Zeit beschleunigt.

"Um die Distanz weit entfernter Galaxien bestimmen zu können, müssen wir diese lichtschwachen Objekte nicht nur finden, sondern ihr Licht auch spektroskopisch analysieren, also in die verschiedenen Wellenlängen zerlegen", erklärt Dr. Andreas Kelz, der lokale HETDEX-Projektleiter am AIP. Zu diesem Zweck wurde ein leistungsfähiger Mehrkanal-Spektrograph gebaut: der Visible Integral-field Replicable Unit Spectrograph (VIRUS). Er ist über ein System aus 35.000 optischen Fasern, die am AIP entwickelt, aufgebaut und getestet wurden, mit dem Teleskop verbunden. Mit der Fertigstellung des kompletten Instruments und seiner Installation am 10-Meter-Teleskop des McDonald-Observatoriums in Texas wurde nun ein Meilenstein erreicht. VIRUS ist eine riesige Maschine, die aus Dutzenden von Kopien von Glasfaserbündeln und Spektrographen besteht, die effizient zusammenarbeiten.

"Während es ein Jahrzehnt dauerte, das komplette Instrument zu bauen und zu installieren, erlaubte der modulare Ansatz des Systems eine schrittweise Implementierung, so dass die wissenschaftliche Untersuchung bereits vor drei Jahren mit den ersten Modulen des Instruments beginnen konnte", erklärt Kelz. Dieser Ansatz trägt nicht nur zur Kostensenkung bei, sondern ermöglicht auch den Technologietransfer und die kommerzielle Fertigung mit industriellen Partnern.

Für die astronomische Durchmusterung wird das Teleskop auf zwei Regionen am Himmel, in der Nähe des Großen Wagens und des Orion, ausgerichtet. Für jede Beobachtung nimmt das Teleskop derzeit etwa 32.000 Spektren gleichzeitig auf und erfasst so den kosmischen Fingerabdruck des Lichts von jedem Objekt im Sichtfeld des Teleskops.

Um die für das Projekt benötigte Karte zu erstellen, werden die Astronominnen und Astronomen eine Milliarde Spektren kombinieren und insbesondere weit entfernte Galaxien suchen. Diese Galaxien sind zwischen 10 Milliarden und 11,7 Milliarden Lichtjahre entfernt. Sie repräsentieren also eine Epoche, in der das Universum nur wenige Milliarden Jahre alt war. Ihre Spektren enthalten Informationen darüber, wie schnell sich die Galaxien infolge der Expansion des Universums von uns wegbewegen.

HETDEX veröffentlichte bereits 15.000 Beobachtungen, die über eine Million Entdeckungen von astronomischen Objekten umfassen. AIP-Wissenschaftler Prof. Dr. Lutz Wisotzki, der Mitglied des HETDEX-Lenkungsausschusses ist, erklärt: "Diese Daten eröffnen eine Goldgrube für die vielfältigen Forschungsinteressen an unserem Institut, von den ältesten Sternen im Halo der Milchstraße über aktive Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien bis hin zu den gasförmigen Hüllen von Galaxien im jungen Universum".

HETDEX ist eine große internationale Zusammenarbeit. Das Projekt wird von der University of Texas at Austin McDonald Observatory and Department of Astronomy geleitet, unter Beteiligung der Penn State University, der Ludwig-Maximilians-Universität München, des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik, des Instituts für Astrophysik, Göttingen, des Leibniz-Instituts für Astrophysik, Potsdam, der Texas A&M University, der University of Oxford, des Max-Planck-Instituts für Astrophysik, der University of Tokyo und der Missouri University of Science and Technology.


Den Artikel finden Sie unter:

https://www.aip.de/de/aktuelles/scientific-highlights/mit-35-000-augen-am-himmel-weltgrosster-faser-spektrograph-vollendet

Quelle: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (10/2020)