Frank Eisenhauer erhält Tycho-Brahe-Medaille

2. März 2021

Die Europäische Astronomische Gesellschaft (EAS) verleiht die Tycho-Brahe-Medaille 2021 an Dr. Frank Eisenhauer (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, MPE) für die Entwicklung der Instrumente SINFONI und GRAVITY am ESO VLT, die das Studium von Exoplaneten, supermassereichen Schwarzen Löchern und Galaxien mit hoher Sternentstehungsaktivität im frühen Universum revolutioniert haben. Sowohl SINFONI als auch GRAVITY sind Teil einer Reihe an Instrumenten, die bei der Entdeckung und Charakterisierung des Schwarzen Lochs im galaktischen Zentrum zum Einsatz kamen. Die Entdeckung des schwarzen Lochs wurde 2020 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Das SINFONI-Instrument an einem der vier VLT-Teleskope nach der Fertigstellung im Jahr 2004 (oben). Frank Eisenhauer (stehend zweiter von rechts) und das Instrumententeam vor dem SPIFFI/SINFONI-Instrument im Jahr 2003.

In den letzten 20 Jahren haben Frank Eisenhauer und das MPE-Team zwei bedeutende, bahnbrechende Instrumente für die bodengebundene Infrarot-Astronomie entwickelt, SINFONI und GRAVITY.

SINFONI revolutionierte die Spektroskopie von Sternen in der Nähe des Schwarzen Lochs im Galaktischen Zentrum und die kinematischen Studien von Galaxien auf dem Höhepunkt der Galaxienentstehung wenige Milliarden Jahre nach dem Urknall. Das Instrument besteht aus einem Integralfeldspektrometer gekoppelt mit einer adaptiven Optik. Die Integralfeldspektroskopie ist eine Technik, mit der gleichzeitig Bilder und Spektren für jeden Bildpunkt aufgenommen werden, und mit einer adaptiven Optik werden die durch die Erdatmosphäre verursachte Unschärfe korrigiert. Die Entwicklung von SINFONI katapultierte die Integralfeldspektroskopie zur Technik der Wahl für die abbildende Spektroskopie für alle Großteleskope, darunter auch das ESO-ELT, ein Teleskop der 40m-Klasse, das derzeit gebaut wird.

Der nächste große technologische Durchbruch kam mit GRAVITY, mit dem das Licht aller vier VLT-Teleskope interferometrisch kombiniert wird. Dadurch können die Astronomen die vier Teleskope zusammen als ein virtuelles 130m-Teleskop nutzen, das eine Auflösung im Millibogensekundenbereich erreicht - scharf genug, um ein Haus auf dem Mond zu erkennen, wenn es denn dort welche gäbe.

Das GRAVITY-Instrument kombiniert alle vier VLT-Teleskope interferometrisch zu einem riesigen, virtuellen Teleskop. Das untere Bild zeigt einen Teil des großen und internationalen GRAVITY-Teams bei ersten Beobachtungen am Paranal-Observatorium.

Nach den ersten drei Jahren im wissenschaftlichen Betrieb hat GRAVITY bereits viele bahnbrechende Ergebnisse geliefert: Durch die Kombination von GRAVITY-Astrometrie und SINFONI-Spektroskopie konnte das Team die gravitative Rotverschiebung und die relativistische Präzession in der Umlaufbahn des Sterns S2 um das Schwarze Loch im Galaktischen Zentrum messen. Weiter konnte GRAVITY Gaswirbel beobachten, die mit etwa 30% der Lichtgeschwindigkeit in der Nähe der innersten stabilen Umlaufbahn um SgrA* kreisen. Dies sind sehr deutliche Hinweise darauf, dass SgrA* tatsächlich ein massereiches Schwarzes Loch ist. GRAVITY blickt aber auch außerhalb unserer Heimatgalaxie: Im Quasar 3C273, in einer Entfernung von ca. 1,4 Milliarden Lichtjahren, hat das Instrument direkt die Rotation der „Broad-Line-Region“ gemessen, eine Gruppe von Wolken, die um das schwarze Loch im Zentrum dieser Galaxie rotieren. Außerdem nimmt  GRAVITY die Planeten von nahen Sternen ins Visier, z.B. gelang es GRAVITY, die Details der Atmosphäre eines Exoplaneten im Sternbild Pegasus aufzudecken.

Mit der Tycho-Brahe-Medaille, die in Anerkennung der Entwicklung oder Nutzung europäischer Instrumente oder für bedeutende Entdeckungen mit solchen Instrumenten verliehen wird, würdigt die EAS, dass Frank Eisenhauer die treibende und leitende Kraft für das Design und die Entwicklung dieser komplexen und innovativen Instrumente war und eine Schlüsselposition bei ihrer wissenschaftlichen Nutzung einnahm.

Diese Collage zeigt einige der Ergebnisse, die mit GRAVITY in den ersten drei Beobachtungsjahren erzielt wurden, und verdeutlicht die große Bandbreite der möglichen Anwendungen. 

Frank Eisenhauer studierte Physik an der Technischen Universität München (TUM) und promovierte 1998 an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Derzeit ist er leitender Wissenschaftler am MPE und Privatdozent an der TUM. Von 1998-2004 leitete Dr. Eisenhauer die Entwicklung des weltweit ersten mit adaptiver Optik ausgestatteten Integralfeldspektrometers an einem Teleskop der 8m-Klasse, SINFONI. Anschließend leitete er das GRAVITY-Projekt, das die vier VLT Teleskope zusammenschaltet. GRAVITY ist seit 2016 am VLT in Betrieb. Das Instrument wird derzeit zu GRAVITY+ weiterentwickelt, mit dem die Funktionalität und Empfindlichkeit weiter ausgebaut wird. Auch dieses Projekt wird Dr. Eisenhauer leiten.

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