Staubige Galaxien - überall
Weltraumteleskop Herschel löst einen Teil des kosmischen Infrarot-Hintergrunds in einzelne Quellen auf
Der gesamte Himmel schimmert im Infrarotlicht. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik haben nun mit ihren Kollegen aus anderen Institutionen diese schwache kosmische Strahlung in einzelne Quellen aufgelöst - offenbar ferne Galaxien. Dabei werteten die Forscher erste Beobachtungen mit dem PACS-Instrument an Bord des europäischen Weltraumteleskops Herschel aus. Diese Ergebnisse versprechen ein besseres Verständnis von der Entwicklung der Milchstraßensysteme.
Mitte der 1990er-Jahre entdeckten Wissenschaftler mit dem amerikanischen COBE-Satelliten ein schwaches Glimmen im fernen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums. Sie erreicht die Erde aus allen Himmelsrichtungen mit derselben Intensität. Die Forscher vermuteten, dass es sich um die Strahlung vieler Galaxien des frühen Universums handelt, die etwa die gleiche Energiemenge im fernen Infrarot abgeben, wie wir sie auch im sichtbaren Licht von ähnlich weit entfernten Sternsystemen empfangen.
Die mit unseren Augen wahrnehmbare Strahlung liefert Informationen über Sterne in Galaxien, fernes Infrarotlicht dagegen wird von kaltem Staub abgestrahlt, der neu entstandene Sterne verdeckt. Offenbar gibt es eine erstaunlich große Zahl staubiger Galaxien. Sie zu identifizieren war jedoch schwieriger als erwartet: Deren Strahlung wird von der Erdatmosphäre verschluckt und lässt sich nur mit Teleskopen im Weltraum auffangen.
Bisher konnten die Satelliten-Observatorien im kosmischen Hintergrund lediglich das ferne Infrarotlicht der hellsten Galaxien registrieren. Um Informationen über die schwächeren Objekte zu erhalten, mussten sich die Astronomen auf indirekte Nachweise durch Beobachtungen bei kürzeren Wellenlängen verlassen.
Der im Mai 2009 gestartet Satellit Herschel der europäischen Raumfahrtbehörde ESA beherbergt das größte jemals gebaute Weltraumteleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 3,5 Metern. Das Bordinstrument PACS macht detailreiche Bilder des Himmels bei Wellenlängen von 70 bis 160 Mikrometer (tausendstel Millimeter) - genau in jenem Bereich, in dem der kosmische Infrarothintergrund am hellsten strahlt.
"Nach der Testphase unseres Instruments konnten wir es kaum noch erwarten, die ersten tiefen Beobachtungen im fernen Infrarot zu machen", sagt Albrecht Poglitsch vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München und leitender PACS-Wissenschaftler.
Während insgesamt 30 Stunden im Oktober beobachtete PACS einen kleinen Himmelsausschnitt im Großen Wagen, etwa ein Viertel so groß wie die Fläche des Vollmonds. "Schon mit diesen ersten Beobachtungen gelang es uns, etwa 60 Prozent des kosmischen Infrarothintergrunds in einzelne, gut nachgewiesene Quellen aufzulösen", sagt Dieter Lutz vom wissenschaftlichen Konsortium aus fünf europäischen Instituten, die diese Daten gesammelt haben.
Die Messungen seien indes nur der Anfang. "Wir werden bald noch empfindlichere Beobachtungen haben. Damit können wir im Detail verstehen, in welcher Phase der Entwicklung des Alls wir diese Galaxien finden und was ihre Eigenschaften sind", sagt Lutz.
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Die PACS-Bilder des GOODS-N-Feldes wurden als Teil des Beobachtungsprogramms "PACS Evolutionary Probe" (PEP) in garantierter Beobachtungszeit mit dem Satelliten Herschel aufgenommen. Die Wissenschaftler des PEP-Konsortiums arbeiten an folgenden Institutionen: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (Deutschland), CEA Saclay (Frankreich), Instituto de Astrofísica de Canarias (Spanien), Istituto Nazionale di Astrofisica (Italien), und dem Herschel Science Centre unter der Leitung von Dieter Lutz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik).
Das PACS-Instrument wurde von einem Konsortium aus Instituten und Universitätsabteilungen aus ganz Europa unter der Führung des leitenden Wissenschaftlers Albrecht Poglitsch am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching entwickelt und gebaut. Die Mitglieder des Konsortiums sind Belgien: IMEC, KUL, CSL; Deutschland: MPE, MPIA; Frankreich: CEA, OAMP; Italien: IFSI, OAP/AOT, OAA/CAISMI, LENS, SISSA; Österreich: UVIE; Spanien: IAC; Ungarn: Konkoly; USA: NHSC.
