Die richtigen Stellen im Blick: Der Sloan Digital Sky Survey sieht noch mehr vom Himmel

Anfang Juli begann für den Sloan Digital Sky Survey eine neue Phase mit drei neuen großen Programmen. eBOSS wird die kosmologischen Präzisionsmessungen zu einer kritischen frühen Phase der kosmischen Geschichte ausdehnen; APOGEE-2 wird die Durchmusterung der Galaxis auf beiden, der nördlichen und der südlichen Hemisphäre weiterführen; und MaNGA (mit Beteiligung des Max- Planck-Instituts für Astrophysik) wird zum ersten Mal die Sloan-Spektrographen verwenden, um ortsaufgelöste Karten von einzelnen Galaxien zu erstellen. SDSS-IV läuft von 2014 bis 2020.

Fig. 1: Die Milchstraße im Infrarotlicht. Der rosa hinterlegte Bereich ist von der Nordhalbkugel aus nicht sichtbar und wurde deshalb bisher nicht von SDSS untersucht. In der neuen Phase von SDSS wird die gesamte Galaxie zu sehen sein. Credit: The SDSS collaboration, Galaxy image credit: Two Micron All Sky Survey / Infrared Processing and Analysis Center / Caltech & University of Massachusetts

Fig. 2: Galaxienplatte für MaNGA mit Löchern für die MaNGA-IFUs und Glasfasern. (credit: D.R. Law)

Fig. 3: SDSS-Bilder der Galaxien, die bei der MaNGA-Inbetriebnahme im März 2014 mit dem Apache-Point-Observatorium beobachtet wurden. (credit: K. Bundy)

Aufbauend auf den Erfolgen der letzten Jahre startet der Sloan Digital Sky Survey (SDSS) nun mit einem wichtigen, neuen Programm, das seine Erforschung des Universums auf bisher unzugängliche Bereiche ausdehnt. SDSS wird

- die Zusammensetzung und Bewegung der Sterne in der gesamten Milchstraße mit einem Teleskop in Chile mit bisher unerreichter Genauigkeit untersuchen,

- mit einem neuartigen Instrument detaillierte Karten der inneren Struktur von Tausenden von nahen Galaxien erstellen, um zu bestimmen wie sie im Laufe von Jahrmilliarden wuchsen und sich veränderten, und

- mit einer neuen Auswahl von Galaxien und Quasaren die Ausdehnung des Universums vermessen und zwar in einem Zeitraum von fünf Milliarden Jahren, der bisher in der Geschichte des Universums schlecht verstanden ist.

Bei dieser neuen Studie werden mehr als 200 Astronomen in mehr als 40 Einrichtungen auf vier Kontinenten zusammenarbeiten. SDSS verfügt jetzt sowohl über Teleskope in der nördlichen wie auch der südlichen Hemisphäre. Mit diesen beiden Teleskopen wird SDSS erstmals in der Lage sein, den gesamten Himmel zu sehen.

Diese neue Phase von SDSS wird den Astronomen eine riesige Datenbank mit neuen Beobachtungen liefern, die unser Verständnis des Universums auf allen Ebenen deutlich erweitern wird, von unserer eigenen Galaxie bis hin zum fernen Universum. In unserer Milchstraße wird SDSS-IV Hunderttausende von einzelnen Sternen sehen, sowohl Sterne, die bei der Geburt der Milchstraße entstanden, als auch Sterne, die erst gestern geboren wurden. Messungen ihrer Zusammensetzung, Position und Bewegung werden zeigen, wie sich die Galaxie von der fernen Vergangenheit bis heute entwickelte.

Neben dem 2,5-Meter-Teleskop der Sloan Foundation in New Mexico wird SDSS-IV das 2,5-Meter- Irénée du Pont-Teleskop am Las Campanas-Observatorium in La Serena hoch in den chilenischen Anden mit dem klarsten Blick auf den Himmel nutzen. Dies wird SDSS nicht nur eine 360-Grad- Sicht auf die Milchstraße ermöglichen, mit dem neuen Teleskop können auch Sterne in den nahen Magellanschen Wolken beobachtet werden, so dass die Astronomen das himmlische Umfeld unserer Milchstraße besser verstehen können.

Aber die Milchstraße ist längst nicht die einzige Galaxie, die SDSS in Zukunft im Blick hat. Das neue Programm wird innovative, neue Technologien nutzen, um detaillierte Karten von Tausenden von nahen Galaxien zu erstellen. Im Gegensatz zu fast allen früheren astronomischen Studien, die kleine Bereiche in den Zentren anderer Galaxien beobachteten, wird SDSS nun deren Licht großflächig messen. Diese besseren Karten werden durch eine neue Technik möglich, bei der Bündel von Glasfaserkabeln dicht gepackt angeordnet sind. Diese sammeln das Licht quer über die gesamte Galaxie, so dass die Astronomen detaillierte spektrale Messungen von mehr als 10.000 nahen Galaxien in weniger als einem Zwanzigstel der Zeit erhalten.

MPA-Wissenschaftlerin Guinevere Kauffmann war von Anfang an in erheblichem Ausmaß an den Planungen für das MaNGA-Projekt („Mapping Nearby Galaxies at APO“) beteiligt. MaNGA hat das Ziel, den "Lebenszyklus" heutiger Galaxien zu verstehen, von eingeprägten Spuren der Bedingungen bei ihrer Geburt, über das anhaltende Wachstum durch Sternentstehung und -verschmelzung bis hin zum Tod durch das sogenannte „Quenching“ in späten Zeiten.

"MaNGA ist der Schlüssel für uns, um die wichtigen, physikalischen Prozesse im Leben der Galaxien entwirren zu können", führt Guinevere Kauffmann aus. "Vor allem müssen wir verstehen, welche Aspekte der Galaxien durch kosmologische Anfangsbedingungen bestimmt werden und welche durch schwarze Löcher gegeben sind."

Die neue Phase von SDSS wird unser Verständnis des Universums im Ganzen verbessern. Es wird die Ausdehnungsgeschichte des Universums im Laufe von 80% der kosmischen Geschichte detailliert messen, zurück zu einer Zeit, als das Universum weniger als drei Milliarden Jahre alt war. Diese neuen detaillierten Messungen werden dazu beitragen, die Grenzen für die Natur der dunklen Energie zu verbessern, dem geheimnisvollsten Ergebnis in der modernen Physik.

Die neuen kosmologischen Messungen werden auch fast alle Quasare einschließen, wodurch Präzisionsmessungen der Expansionsgeschichte des Universums in einer Weise möglich werden, die es nie zuvor gab. Andere Programme im SDSS umfassen unter anderem Folgebeobachtungen von Galaxien, die im Röntgenbereich gesehen wurden. Außerdem wird es die erste systematische spektrale Untersuchung von variablen Objekten geben, was den Astronomen einen unschätzbaren Datensatz liefern wird, um die Natur der vielen unterschiedlichen, zeitlich veränderlichen Lichtquellen zu identifizieren, die in früheren Beobachtungskampagnen entdeckt wurden.

SDSS Pressesprecher:
Jordan Raddick, SDSS-III Public Information Officer, Johns Hopkins University
Email: raddickjhu.edu
Phone: 1-410-516-8889

Ansprechpartner am MPA
Guinevere Kauffmann
Direktorin
Max-Planck-Institut für Astrophysik
Karl-Schwarzschild-Str. 1
D-85748 Garching
Phone: 089 30000-2013
E-mail: gkauffmannmpa-garching.mpg.de

Hannelore Hämmerle
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Astrophysik
Tel: +49 (89) 30 000 3980
E-mail: prmpa-garching.mpg.de

Über den Sloan Digital Sky Survey
Die Finanzierung des Sloan Digital Sky Survey IV wurde von der Alfred P. Sloan Stiftung und den beteiligten Institutionen zur Verfügung gestellt. SDSS-IV dankt dem Zentrum für Hochleistungsrechnen an der Universität von Utah für seine Unterstützung und die Bereitstellung von Ressourcen. Die SDSS Website befindet sich unter www.sdss.org.
SDSS-IV wird vom Astrophysical Research Consortium geleitet. Teilnehmende Institutionen sind Carnegie Institution for Science, Carnegie Mellon University, die chilenische Beteiligungsgruppe, Harvard-Smithsonian Center für Astrophysik, Instituto de Astrofisica de Canarias, Johns Hopkins University, Kavli-Institut für Physik und Mathematik des Universums (IPMU) / University of Tokyo, Lawrence Berkeley National Laboratory, Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), Max-Planck- Institut für Astrophysik (MPA Garching), Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA Heidelberg), National Astronomical Observatory of China, New Mexico State University, New York University, Ohio State University, Pennsylvania State University, Shanghai Astronomical Observatory, die Beteiligungsgruppe Großbritannien, Universidad Nacional Autonoma de Mexico, University of Arizona, University of Colorado Boulder, University of Portsmouth, University of Utah, University of Washington, University of Wisconsin, Vanderbilt University und Yale University.