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Herschel stellt Beobachtungen ein – doch die Analysen gehen weiter

29. April 2013

Nach über dreieinhalb Jahren mit sensationellen Beobachtungen ist der Vorrat an flüssigem Helium an Bord des Herschel-Weltraumobservatoriums nun erschöpft. Herschels Beobachtungen haben alle Erwartungen übertroffen, so dass die Wissenschaftler jetzt mehr darüber wissen, wie sich Sterne bilden, mit welchen Raten Sterne in Galaxien im gesamten Kosmos entstehen und wo und warum es Wasser in verschiedenen Himmelskörpern gibt. Während die Beobachtungen nun zu einem Ende gekommen sind und die Raumsonde auf eine stabile, endgültige Parkbahn um die Sonne gebracht wird, geht die wissenschaftliche Mission noch mehrere Jahre lang weiter, mit vielen neuen Erkenntnissen, die in der Schatzkammer der Herschel-Bilder und -Spektren noch auf ihre Entdeckung warten.

Die Beobachtungen mit dem ESA-Weltraumteleskop Herschel endeten am 29. April, als der Vorrat an flüssigem Helium, das an Bord der Raumsonde als Kühlmittel eingesetzt wurde, restlos verdampft war. Als das größte Infrarot-Teleskop, das jemals im Weltraum betrieben wurde, beobachtete Herschel bei fernen Infrarot-und Submillimeter-Wellenlängen und war damit für eine ganze Reihe niedriger Temperaturen empfindlich, von einigen hundert bis hin zu weniger als zehn Grad über dem absoluten Nullpunkt. Herschel trägt drei wissenschaftliche Instrumente: das hochauflösende Spektrometer HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared) und die beiden Kameras und abbildenden Spektrometer, SPIRE (Spectral and Photometric Imaging REceiver) und PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer). Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik sind an vielen Aspekten der Mission beteiligt, so insbesondere an der Entwicklung und Konstruktion von PACS und als leitende Wissenschaftler für mehrere wichtige Programme wie SHINING und PEP.

 

SHINING (Survey with Herschel of the ISM in Nearby INfrared Galaxies) ist ein Herschel Key Programme, mit garantierter Zeit für das PACS-Konsortium. Die Wissenschaftler untersuchen mit SHINING die Sternentstehung und Aktivität in Infrarot-hellen Galaxien im lokalen Universum und bei mittleren Rotverschiebungen. Das Programm besteht hauptsächlich aus einer großen und kohärenten Beobachtungskampagne um spektroskopische und photometrische Daten mit PACS zu sammeln, umfasst aber auch einige Photometrie-Daten mit SPIRE.

 

<p>Fern-Infrarot-Bilder von den Himmelsregionen, die PEP ins Visier genommen hat.</p> Bild vergrößern

Fern-Infrarot-Bilder von den Himmelsregionen, die PEP ins Visier genommen hat.

PEP (PACS Evolutionary Probe) ist ebenfalls ein Herschel Key Programme mit garantierter Beobachtungszeit, im Rahmen dessen die fern-infrarote Emission von Galaxien mit einer Rotverschiebung von bis zu ~3 gemessen werden sollte, in Abhängigkeit von der jeweiligen Umgebung. Mit Hilfe der tiefen Aufnahmen, die mit PEP seit 2010 erstellt wurden, konnte ein Großteil der kosmischen Infrarot-Hintergrundstrahlung in einzelne Quellen aufgelöst werden. Rund 50 wissenschaftliche Arbeiten wurden von Mitgliedern des PEP-Teams veröffentlicht, in denen Galaxien im jungen Universum untersucht werden. In diesen frühen Entwicklungsstadien steht den Galaxien ein viel größeres Reservoir an frischem Gas zur Verfügung, so dass sie sehr schnell neue Sterne bilden können. "Wir haben soeben die Bildverarbeitung für die PEP-Aufnahmen abgeschlossen, und stellen die Daten nun der gesamten Wissenschaftsgemeinschaft zur Verfügung, “ sagt Dieter Lutz vom MPE, der das PEP-Programm leitet. „Damit haben wir nun nicht nur den tiefsten Blick auf den Infrarot-Himmel in ausgewählten Feldern, sondern erhalten zusammen mit Beobachtungen bei anderen Wellenlängen auch interessante Einblicke in die Evolution der Galaxien und ihrer Sterne."

 

 

Die Veränderung der Sternentstehungsraten über kosmische Zeitskalen hinweg hängt vermutlich mit dem supermassiven Schwarzen Loch zusammen, das wahrscheinlich im Zentrum der meisten Galaxien existiert. In so genannten aktiven Galaxien verschlingt das zentrale Schwarze Loch die umgebende Materie in einem gewaltigen Tempo. Der Strahlungsdruck der durch diese Akkretion erzeugt wird, treibt einen Materieabfluss an, durch den die Galaxie ihr gesamtes Gasreservoir verlieren kann. Damit erlischt dann auch jegliche Sternentstehungsaktivität.

 

"Durch die systematische Beobachtung einer Reihe von relativ nahen aktiven Galaxien entdeckten wir zum ersten Mal große Mengen an ausströmendem Gas, das hauptsächlich aus Molekülen besteht“, sagt Albrecht Poglitsch vom MPE, der Principal Investigator von PACS. Er fügt hinzu: „Dies zeigt uns, dass diese Abflüsse in der Tat den Vorrat an neuem Sternenmaterial aus einer Galaxie entfernen können, da Sterne aus molekularem Gas entstehen.“

 

<p>Diese Abbildung zeigt eine extrem leuchtkräftige Infrarot-Galaxie, die massereiche Mittelabflüsse aus molekularem Gas aufweist.</p> Bild vergrößern

Diese Abbildung zeigt eine extrem leuchtkräftige Infrarot-Galaxie, die massereiche Mittelabflüsse aus molekularem Gas aufweist.

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Ein weiteres Highlight von Herschel ist die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung kosmischer Objekte durch hochauflösende Spektroskopie, insbesondere die Suche nach Wasser in einer Vielzahl von Umgebungen.

 

Astronomen weltweit haben mit den Herschel-Daten bisher mehr als 600 wissenschaftliche Arbeiten in referierten Zeitschriften veröffentlicht. Dies ist aber nur der Anfang: die sorgfältige Analyse der Herschel-Bilder und -Spektren wird im Laufe der kommenden Jahre noch zu vielen weiteren wissenschaftlichen Entdeckungen und neuen Erkenntnissen führen.

 

 
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