Hubble-Weltraumteleskop nimmt größtes Nahinfrarotbild auf, um die seltensten Galaxien des Universums zu finden

Ein internationales Team von Forschenden, darunter Ivelina Momcheva vom MPIA, hat heute das größte Nahinfrarotbild veröffentlicht, welches das Hubble-Weltraumteleskop, das von der NASA und der ESA betrieben wird, je aufgenommen hat. Es ermöglicht den Astronomen, die Sternentstehungsgebiete des Universums zu kartieren und zu lernen, wie die frühesten und entferntesten Galaxien entstanden sind. Diese hochauflösende Durchmusterung mit dem Namen 3D-DASH ist insbesondere dazu geeignet, seltene Objekte und Ziele für Folgebeobachtungen mit dem kürzlich gestarteten Weltraumteleskop James Webb (JWST) während dessen jahrzehntlanger Mission zu finden.

„Seit seinem Start vor mehr als 30 Jahren hat das Hubble-Weltraumteleskop eine Renaissance in der Erforschung der Entwicklung von Galaxien der letzten 10 Milliarden Jahre des Universums ausgelöst“, sagt Lamiya Mowla, Dunlap Fellow am Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics der Fakultät für Kunst und Wissenschaft der Universität Toronto und Hauptautorin der Studie. "Das 3D-DASH-Programm vergrößert das Erbe von Hubble im Hinblick auf Weitwinkelaufnahmen insofern, als dass wir damit beginnen können, die Geheimnisse der Galaxien jenseits unserer eigenen zu enträtseln.“

3D-DASH bietet den Forschern zum ersten Mal eine vollständige Nahinfrarot-Durchmusterung des gesamten COSMOS-Feldes, eines der reichhaltigsten Datensätze für extragalaktische Studien außerhalb der Milchstraße. Da das nahe Infrarot die längste und röteste Wellenlänge ist, die mit Hubble beobachtet werden kann – knapp jenseits dessen, was für das menschliche Auge sichtbar ist – können die Astronominnen und Astronomen die frühesten und am weitesten entfernten Galaxien besser erkennen.

Außerdem müssen sie einen großen Bereich des Himmels absuchen, um seltene Objekte im Universum zu finden. Bislang war ein so großes Bild nur vom Boden aus verfügbar und litt unter einer schlechten Auflösung, was die Beobachtungsmöglichkeiten einschränkte. 3D-DASH wird dazu beitragen, einzigartige Phänomene wie die massereichsten Galaxien des Universums, hochaktive schwarze Löcher und Galaxien zu identifizieren, die kurz davor stehen, miteinander zu kollidieren und zu verschmelzen.

„Ich bin neugierig auf Riesengalaxien, die massereichsten Galaxien im Universum, die durch die Verschmelzung anderer Galaxien entstanden sind. Wie haben sich ihre Strukturen entwickelt und was hat ihre Form verändert?“, sagt Mowla, die 2015 als Doktorandin an der Yale University mit dem Projekt begann. „Es war schwierig, diese extrem seltenen Ereignisse mit vorhandenen Aufnahmen zu untersuchen, und das war der Grund für die Konzeption dieser großen Durchmusterung.“

Um einen so ausgedehnten Himmelsbereich abzubilden, setzten die Forscher eine neue Technik mit Hubble ein, die als Drift And SHift (DASH) bekannt ist. DASH erzeugt ein Bild, das achtmal größer ist als das Standard-Sichtfeld von Hubble, indem mehrere Aufnahmen gemacht werden, die dann zu einem Gesamtmosaik zusammengefügt werden, ähnlich wie bei der Aufnahme eines Panoramabildes mit einem Smartphone.

DASH nimmt auch schneller Bilder auf als die übliche Methode, indem es acht Bilder pro Hubble-Umlaufbahn aufnimmt, anstatt eines einzigen Bildes, wodurch in 250 Stunden erreicht wird, was vorher 2.000 Stunden gedauert hätte.

„3D-DASH fügt dem COSMOS-Feld eine neue Ebene einzigartiger Beobachtungen hinzu und ist auch ein Sprungbrett für die Weltraumdurchmusterungen des nächsten Jahrzehnts“, sagt Ivelina Momcheva, Leiterin der Datenwissenschaft am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und Leitende Wissenschaflerin der Studie. „Sie gibt uns einen Vorgeschmack auf zukünftige wissenschaftliche Entdeckungen und ermöglicht uns die Entwicklung neuer Techniken zur Analyse dieser großen Datensätze.“

3D-DASH deckt eine Gesamtfläche ab, die von der Erde aus gesehen fast sechsmal so groß ist wie der Mond am Himmel. Dieser Rekord wird wahrscheinlich auch vom Hubble-Nachfolger JWST nicht gebrochen werden. Dieses wurde eher für empfindliche Nahaufnahmen gebaut, um feine Details eines kleinen Gebiets zu erfassen. Es ist das größte Nahinfrarotbild des Himmels, das Astronomen zur Verfügung steht, bis die nächste Generation von Teleskopen wie das Nancy Grace Roman Space Telescope und Euclid im nächsten Jahrzehnt in Betrieb gehen. Das MPIA ist beiden Projekten beteiligt, sowohl wissenschaftlich als auch in der Entwicklung von Messinstrumenten.

Bis dahin können professionelle Astronomen und Hobby-Sterngucker den Himmel mit einer interaktiven Online-Version des 3D-DASH-Bildes erkunden, die von Gabriel Brammer, Professor am Cosmic Dawn Center des Niels-Bohr-Instituts der Universität Kopenhagen, erstellt wurde.

Weitere Informationen

Das Hubble-Weltraumteleskop ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Das Goddard Space Flight Center der NASA verwaltet das Teleskop in Greenbelt, Maryland. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, ist für den wissenschaftlichen Betrieb von Hubble zuständig. Das STScI wird im Auftrag der NASA von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C. betrieben.