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Collage von Galaxien als Teil der Studie "Herschel Reference Survey"
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Herschels „repräsentative Erhebung“ zeigt Nachbargalaxien

24/03/2014 874 views 8 likes
ESA / Space in Member States / Germany

Astronomen haben mit den Bildern des Herschel-Teleskops der ESA eine Sammlung typischer Galaxien in unserer kosmischen Nachbarschaft zusammengestellt. Der Chefwissenschaftler von Herschels PACS-Instrument, Albrecht Poglitsch vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, erklärt, was es damit auf sich hat. 

Albrecht Poglitsch, Chefwissenschaftler des PACS-Instruments auf Herschel
Albrecht Poglitsch, Chefwissenschaftler des PACS-Instruments auf Herschel

Herr Poglitsch, der aktive Betrieb des Weltraumteleskops Herschel endete 2013, doch die Auswertung der Beobachtungen läuft immer noch auf Hochtouren. Sie waren leitender Wissenschaftler von Herschels PACS-Instrument. Nun haben PACS-Bilder maßgeblich zu der Galaxienstudie beigetragen, die kürzlich publiziert wurde. Was ist das für ein Gerät, mit dem ihre Kollegen den Staub in den benachbarten Galaxien untersucht haben?

PACS ist eines der drei wissenschaftlichen Instrumenten von Herschel. Das Kürzel steht für „Photodetector Array Camera and Spectrometer“, es ist also Kamera und Spektrometer zugleich.

Wie alle Bordinstrumente ist es für infrarote Wellen zuständig, es registriert Wärmestrahlung bei Wellenlängen zwischen 57 und 210 Mikrometern, wobei ein Mikrometer einem Tausendstel Millimeter entspricht. Deshalb kommt es auch nicht ohne Kühlmittel aus, und das ging nach vier Jahren im vergangenen Jahr planmäßig zur Neige. 

Für unsere Augen ist diese Strahlung unsichtbar. Die Galaxien, deren Bilder nun so hübsch in Reih und Glied tabelliert wurden, sind also in Falschfarben dargestellt?

So sieht das PACS-Instrument aus, es ist Kamera und Spektrometer zugleich
So sieht das PACS-Instrument aus, es ist Kamera und Spektrometer zugleich

 

Ja und nein. Richtig ist, dass diese Wellen viel langwelliger sind als sichtbares Licht und somit die dargestellten Farben tatsächlich nicht die echten Farben sind. Ähnlich wie man im sichtbaren Licht Farbbilder aus Rot, Grün und Blau zusammensetzten kann, wurde hier drei infrarote Wellenlängen benutzt, nämlich 100, 160 und 250 Mikrometer. Die beiden ersten stammen von PACS, das letzte von SPIRE, das ist ebenfalls ein Instrument an Bord von Herschel (siehe untenstehende Box). Jeder dieser infraroten Wellenlängen wurde nun eine Farbe des sichtbaren Lichtes zugeordnet. Das ist aber kein willkürliches Verfahren.Solche Verschiebungen haben eher Ähnlichkeit mit der Transposition in der Musik, also der Veränderung der Tonhöhe, beispielsweise eine Oktave nach oben oder nach unten. 

Die Studie heißt "Herschel Reference Survey", worum geht es dabei?

 

Das ist eine Durchmusterung des benachbarten Weltalls, wobei mit Nachbarschaft nicht der für Raumsonden zugängliche Bereich gemeint ist, sondern nahe gelegene Galaxien. Je nach Objekt brauchte die Infrarotstrahlung etwa zwischen 50 und 80 Millionen Jahre, um die Distanz bis zu Herschel zu überwinden.

 

PACS und SPIRE: Herschels Wärme-Augen

Herschels PACS-Instrument („Photodetector Array Camera and Spectrometer“) ist Spektrometer und Kamera zugleich. Es ist für elektromagnetische Wellen zwischen 57 und 210 Mikrometern Wellenlänge ausgelegt (1 Mikrometer entspricht 0,001 Millimetern). Diese Wellen sind für unsere Augen unsichtbar, denn dassichtbare Licht liegt zwischen etwa 0,4 und 0,7 Mikrometern. PACS wurde von einem internationalen Konsortium entwickelt und gebaut, koordiniert vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE) in Garching bei München. SPIRE („Spectral and Photometric Image Receiver“) ist ebenso wie PACS ein abbildendes Photometer und Spektrometer, seine Empfindlichkeit liegt zwischen 200 und 670 Mikrometern. Es wurde unter der Leitung der Cardiff University in Wales entwickelt. 

Ins sichtbare Licht verschoben, sehen wir also manche Galaxien, wie sie zur Zeit der Dinosaurier aussahen?

 

Ja stimmt, deren Ende lag ja genau in der Mitte dieser Zeitspanne. Aber wir wollten über denReference Surveyreden. Die Astronomen haben sich 323 benachbarte Galaxien genauer angesehen, insbesondere deren Staub. Dieser leuchtet bei infraroten Wellenlängen. Zu der repräsentativen Auswahl an Galaxien gehören ganz unterschiedliche Typen, also beispielsweise Exemplare mit Spiralarmen, ähnlich wie unsere Milchstraße, oder unregelmäßige oder auch elliptische Galaxien. Die letzteren sind typischerweise staubarm, die beiden ersteren haben meist einen höheren Staubinventar.

Rote Farben stehen in den Herschel-Bildern für heißen Staub, Blau kennzeichnet kühlen Staub. Das Gruppenbild ist so geordnet, dass oben links die staubreichen und unten rechts die staubarmen Galaxien einsortiert sind. Wenn man sich die einzelnen Bildchen anschaut, erkennt man, dass es innerhalb einer Galaxien gleichzeitig blaue, gelbliche oder gar rote, also kühle bis hin zu wärmeren Regionen geben kann.

Dort wo der Staub wärmer ist, entstehen vergleichsweise viele Sterne. Diese erhitzen den umgebenden Staub und bringen ihn in kürzeren Infrarotwellen zum Leuchten. Zum Vergleich sind daneben dieselben Galaxien auch im sichtbaren Licht abgebildete. Das sind keine Herschel-Bilder, wegen der kürzeren Wellenlängen im Sichtbaren haben sie naturgemäß eine bessere Auflösung.

Was werden Astronomen nun mit dieser Durchmusterung anfangen?

 

Sehen Sie es als eine Art repräsentativer Erhebung. In unsere Nachbarschaft sind die Galaxien noch recht gut zu studieren, auch welchen Einfluss ihre verschieden Formen haben. Wenn wir weiter ins Universum hinausschauen, dann sehen wir im Infraroten nur noch leuchtende Punkte, wir können dann den Typ folglich nicht mehr ohne weiteres erkennen. Diese Referenz-Studie wird dann helfen zu entschlüsseln, was sich hinter so einem Lichtpunkt verbirgt.

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