Herschel – erste Ergebnisse

Galaxienentwicklung

Vergangene Woche war es nun soweit. In der in meinem letzten Blogbeitrag angekuendigten zweitaegigen Konferenz – Herschel Science Demonstration Phase Initial Results Presentation Workshop – stellten Astrophysiker aus der ganzen Welt in Madrid die ersten wissenschaftliche Ergebnisse des Infrarotsatelliten Herschel vor. Es war in der Tat aufregend und spannend zugleich bei diesem Ereignis mit dabei zu sein. Einige mit Herschel gemachten Bilder, vor allem von Sternentstehungsgebieten in der Milchstrasse, haetten auch vom Hubble Space Telescope sein koennen. Ihre Qualitaet war ziemlich beeindruckend. In diesem Blog werden ich einen kleinen Teil davon kurz vorstellen aber auch auf weitere Links mit Aufnahmen und Ergebnissen verweisen. Vorab moechte ich aber noch darauf hinweisen, dass ich als Astrophysiker mit dem Spezialgebiet hochrotverschobene Infrarotgalaxien natuerlich sehr in meiner Auswahl voreingenommen und subjektiv in diesem Blogbeitrag sein werde.

Zeitgleich stellte die ESA auch die Herschel Bilder Gallerie im Web vor (leider funktioniert dieser Link im Moment nicht). Im Moment sind noch nicht all zu viele Aufnahme dort zu finden, aber ich bin mir sicher, dass sich das nun Stueck fuer Stueck aendern wird. Auch Pressemitteilungen einiger Institute begleitete das Zusammentreffen der Infrarotastronomen.

Nun zu einigen interessanten Ergebnissen und Aufnahmen dieser Konferenz. Dieter Lutz vom Max-Planck Institut fuer extraterrestrische Physik (MPE) stellte zum Beispiel, begleitet von einer Pressemitteilung, die  extragalaktische Himmelsdurchmusterungen mit dem Instrument PACS, vor. Dabei  praesentierte er eine Zwei-Farben Aufnahmen bei 100 und 160 Mikrometer (siehe Abbildung 1) eines der beststudierten Felder, dem GOODS North Feld, in dem sich auch das Hubble Deep Field befindet. Als Teil eines grossen Teams bin ich auch an diesem Projekt beteiligt und arbeite mit diesen Aufnahmen an einem Teilaspekt, welcher Infrarotgalaxien im jungen Universium betrifft. Erstes, zentrales Ergebnis dieser Himmelsdurchmusterung ist, dass etwa 60 Prozent der extragalaktischen Hintergrundstrahlung im Infraroten in einzelnen Quellen (Infrarotgalaxien) nachzuweisen ist. 

Abbildung 1: Zwei-Farbenaufnahme mit dem Instrument PACS an Bord von Herschel des so genannten GOODS North Feld. Blau bzw. Rot praesentieren die Aufnahme bei 100 bzw. 160 Mikrometer (Quelle: MPE). Es sind einige hundert Infrarotgalaxien zu sehen.

Ein weiterer Hoehepunkt aus meiner Sicht war der Vortrag des britischen Astrophysikers Seb Oliver (Universitaet Sussex). Dieser praesentierte fuer das gleiche Feld Aufnahmen bei hoeheren Wellenlaengen (250, 350, 500 Mikrometer), aufgenommen mit dem Instrument SPIRE, siehe auch Pressemitteilung von der Universitaet von Sussex. Dieses Projekt ist komplementaer zur oben erwaehnten Beobachtung mit PACS. Bei seinem Vortrag beeindruckte mich die Erkenntnis, dass nun auf einem Schlag mehr als 27 000 Infrarotgalaxien bei Rotverschiebungen von 1 bis 5-6 entdeckt worden sind und Herschel dabei die Zahl der bisher bekannten Galaxien dieser Gattung um einen Faktor groesser als 10 erweitert hat, und dies erst nach wenigen Wochen des wissenschaftlichen Betriebes. Die roetlichen Objekte in Abbildung 2 sind vielversprechende Kandidate fuer extreme Rotverschiebungen. Infrarotgalaxien haben die hoechsten Sternentstehungsraten (mehrere tausend Sonnenmassen pro Jahr) der uns bekannten Galaxien und sind wichtig fuer das Verstaendnis der Entwicklung von Galaxien. Es handelt sich bei Infrarotgalaxien oft um Verschmelzungen von zwei Spiralgalaxien.  

Abbildung 2: Links sind Aufnahmen von GOODS North mit SPIRE bei 250 (blau), 350 (gruen) und 500 (rot) Mikrometer zu sehen. Rechts ist eine Drei-Farbenaufnahme zu sehen.  Jeder Blob praesentiert eine Infrarotgalaxien die zwischen 5 bis 12 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind (Quelle: Universitaet Sussex).

Aber nicht nur das ferne Universum hat was zu bieten. Mit faszinierenden Aufnahmen in bisher nicht bekannter Aufloesung im Infraroten innerhalb der Milchstrasse begeisterte uns Philippe Andre (CEA, Saclay). Er zeigte uns  Aufnahmen eines Sternentstehungsgebiet im Sternbild des Adlers, siehe auch diese ESA Pressemitteilung. Im Optischen ist dies eine so genannte Dunkelwolke. Das Innere dieser Dunkelwolke ist die Geburtsstaette von moeglicherweisen mehreren hunderten Sternen, davon sind etwa 100 Protosterne. Herschel erlaubt es nun einen Blick ins Innere dieses Objektes zu werfen und enthuellt dabei riesige Ansammlungen von Staubwolken/-filamenten. Die beiden blaeulich gefaerbten Gebiete in Abbildung 3 stellen Wasserstoff dar welcher von neugeborenen Sternen zum Leuchten angeregt wird.

Abbildung 3: Farbkomposit zusammengesetzt aus Aufnahmen mit PACS und SPIRE von einem Sternentstehungsgebiet im Sternbild des Adlers in unserer Galaxis (Quelle: ESA).

Herschel erlaubt es aber auch spektroskopische Beobachtungen durchzufuehren.  Damit sind die Wissenschaftler in der Lage die chemische Zusammensetzung und physikalische Bedingungen der beobachteten astronomischen Objekte zu analysieren. Einige Wochen vor diesem Workshop stellten verschiedene Teams die ersten mit Herschel gewonnen Spektren kurz vor. Die ersten, detaillierten wissenschaftlichen Interpretation folgte dann vor mehr als 200 Astrophsikern in Madrid.

Die im Rahmen der Konferenz vorgestellten wissenschaftlichen Ergebnisse sind fuer jeden zugaenglich auf diesem Link. In all den Praesentationen sind wunderschoene und aufregende Aufnahmen von Herschel zu finden. Die Spannbreite der beobachten astronomischen Objekte reicht von transneptunischen Objekten bis zu dem hoechstrotverschobenen Quasar. Es ist sicherlich fuer jeden etwas dabei.

Alles in allem war es eine sehr interessante Konferenz, die meine Erwartungen mehr als uebertroffen hat. Dies war auch der Tenor, der Vortragenden deren Begeisterung oft zu sehen und zu spueren war.

 

Bis zum nächsten Blog,

Euer Helmut Dannerbauer

 

 

 

Helmut Dannerbauer

Veröffentlicht von

Der promovierte Astrophysiker Helmut Dannerbauer – wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg – fokussiert sich in seinem Blog auf die Erforschung von Galaxien und deren Entwicklung im jungen Universum.

2 Kommentare

  1. “Herschel Deep Fields”

    Danke, Herr Dannerbauer, für den Hinweis.
    Abbildungen 1 und 2 sind unglaublich.
    Wahrscheinlich bleiben sie auf Dauer der Beginn einer wissenschaftliche Sensation und auch einer riesigen Herausforderung.
    Leider ist die Feldgrösse von Abb. 1 nicht angegeben, aber in dem PACS-Skript findet man hier zum “Goods-N”-Feld 10×15 Bogenminuten –
    verglichen z.B. mit dem Hubble Deep Field mit 144×144 Bogensekunden, wo hochrotverschobene Einzelobjekte bei max. 0,8 mym Wellenlänge noch eine Ausdehnung von nur ca. 0,1…0,5 Bogensekunden haben,
    haben im Herschel-PACS-Bild die Objekte bei 100/160 mym schon eine Ausdehnung von ca. 15…15 Bogensekunden, obwohl sie ja eigentlich viel weiter weg sind.
    Sind das in dem Goods-Feld wirklich hunderte junger Infrarotgalaxien?
    Schon so gross?
    Auf einen Schlag sollen 27.000 Infrarotgalaxien bei Rotverschiebungen von 1..5..6 entdeckt worden sein?
    Ist das spektroskopisch mit dem SPIRE-Instrument überhaupt möglich?

    Jetzt könnte ja das Universum auch nur ein bisschen gekrümmt sein (nach dem geltenden Modell ist es ja “flach”),
    dann würden ganz “normale” Galaxien bei dieser Wellenlänge m.M. nach ebenso aussehen und in Ausdehnung und Helligkeit entsprechend grösser erscheinen wie hier gemessen.

  2. @T. Waescher – GOODS North mit Herschel

    Das urspruengliche Hubble Deep Field befindet sich innerhalb des GOODS North Field. Die Dimensionen des GOODS North Field basieren auf fruehreren Beobachtungen des gleichen Feldes mit den Instrumenten IRAC und MIPS an Bord von Spitzer, sprich das beobachtete Feld ist in verschiedenen Wellenlaengen identisch.

    Die hochrotverschobenen Infrarotgalaxien sind mit Herschel Punktquellen. Die Groesse einer Infrarotgalaxien ist im jungen Universum weniger als 1 Bogensekunde, was z. B. bei einer Rotverschiebung von z=2 einer Skala von grob 8kpc/Bogensekunde entspricht. Mit PACS bei 100 und 160 Mikrometer ist die Aufloesung 6.7 bzw. 11 Bogensekunden. Mit SPIRE betraegt die Aufloesung bei 250, 350 und 500 Mikrometern 18, 25 bzw. 37 Bogensekunden.

    Die mit SPIRE entdeckten 27000 Infrarotgalaxien stammen nicht nur aus Beobachtungen von GOODS North sondern auch von anderen Feldern, die bisher mit SPIRE beobachtet worden sind. Von einigen Quellen sind schon vor dem Start spektroskopische Rotverschiebungen bekannt gewesen. Fuer all die mit SPIRE entdeckten Quellen wird es nicht moeglich sein Spektroskopie durchzufuehren. SPIRE selber hat nicht die Empfindlichkeiten Spektroskopie fuer hochrotverschobene, nicht gelenste Quellen durchzufuehren. Ein Ausweg ist aber fuer all die beobachteten Quellen relativ exakte Rotverschiebungen basierend auf photometrischen Beobachtungen abzuleiten.

    Spektroskopische Rotverschiebungen koennen jedoch durch Beobachtungen von einigen dieser Infrarotgalaxien in Wellenlaengenbereichen wie z. B. dem Optischen, Nahen Infraroten oder dem Millimeter mit Teleskopen vom Boden aus – wie KECK, VLT oder Plateau de Bure – bestimmt werden.

Schreibe einen Kommentar