3D-Spektroskopie erlaubt genauen Blick ins Innenleben von Galaxien

8. Juli 2014, 18:43
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Forscher diskutieren in Wien über 3D-Analysen von Galaxien 

Wien - Mehr als 200 Astrophysiker tauschen sich derzeit im Rahmen der Konferenz "Galaxies in 3D across the Universe" in Wien über die neuesten Erkenntnisse über nahe und weit entfernte Galaxien aus. Noch bis Freitag steht dabei eine ganz spezielle Beobachtungstechnik im Vordergrund: die 3D-Spektroskopie. Mit dieser Methode lässt sich sowohl die Verteilung der Elemente in einer Galaxie als auch deren Bewegung analysieren.

Mit der 3D-Spektroskopie können Astronomen seit einigen Jahren weit mehr über die Abläufe in Galaxien herausfinden, als das mit herkömmlichen Methoden der Fall war. Helmut Dannerbauer vom Institut für Astrophysik der Universität Wien vergleicht die Technik nicht umsonst mit der Computer-Tomografie in der Medizin, mit der Ärzte relativ detaillierte Einblicke in den menschlichen Körper erlangen.

Früher habe man bei der Beobachtung sozusagen "einen Spalt über die Galaxie gelegt" und durch diesen das gesamte Licht, das von der Galaxie ausgeht, aufgefangen und hinsichtlich der verschiedenen Anteile des Lichtspektrums analysiert. Aufgrund dieser Informationen im für unser Auge sichtbaren (optischen) und unsichtbaren Radio- und Millimeter-Wellenlängenbereich konnten die Wissenschafter dann darauf schließen, aus welchen Elementen sich das gesamte beobachtete Objekt zusammensetzt. Von wo in der Galaxie aber welche Lichtanteile kommen, konnte daraus nicht genau bestimmt werden.

Geschichtete zweidimensionale Bilder

"Mit der 3D-Spektroskopie kann man das Feld der Galaxie wirklich so beobachten, dass man von einzelnen Punkten der Galaxie jeweils ein Spektrum bekommt. Man hat praktisch einen Bildpunkt, wie ein Pixel beim Fernseher", so Dannerbauer. Der Clou dabei ist, dass man dabei auch in die Tiefe gehen, also die Galaxie in ihrer spektralen Verteilung auflösen kann. Wie bei der Tomografie habe man praktisch geschichtete zweidimensionale Bilder der verschiedenen Licht-Anteile, durch die man jeweils "durchscannen" kann. Die Dreidimensionalität setzt sich also aus zwei räumlichen Richtungen und der Wellenlänge zusammen, erklärte Dannerbauer.

Da von verschiedenen Elementen wie Wasserstoff oder Eisen bestimmte Frequenzen abstrahlen, können gezielt Regionen identifiziert werden, in denen ein Element vorherrscht. Anhand der Verteilung von ionisiertem Wasserstoff kann das Team von Bodo Ziegler, Professur für Galaxienentstehung im frühen Universum an der Uni Wien und Hauptorganisator der Konferenz, dem auch Dannerbauer angehört, dann beispielsweise aktive Sternentstehungsgebiete identifizieren. So sehen die Wissenschafter, "wo jetzt gerade Action ist", wie es Dannerbauer ausdrückt.

Strahlen verraten Bewegung

Außerdem können die Forscher "die Wellenlänge als Geschwindigkeit ausdrücken". Strahlen die Elemente nämlich leicht anders als im Normalfall, ist das ein Hinweis auf Bewegung. Aufgrund der guten räumlichen Auflösung lässt sich dann auf das Rotationsverhalten einer Galaxie und Faktoren schließen, die dieses stören, etwa große Massen in deren Umgebung.

Im optischen Bereich entwickle sich diese Technik seit etwa zehn Jahren stark weiter. "Im Millimeterbereich macht man das schon etwas länger, nämlich seit mehr als zwei Jahrzehnten", so der Millimeter-Astronomie-Spezialist Dannerbauer.

In Wien treffen einander unter Schirmherrschaft der Internationalen Astronomischen Union (IAU) Forscher aus den verschiedensten Bereichen. Neben Spezialisten für die jeweiligen Frequenzbereiche berichten auch Wissenschafter, deren Fokus auf besonders nahen oder weit entfernten Galaxien liegt. Außerdem sind neben Forschern, die vor allem Daten analysieren, auch solche an Bord, die stark in der Weiterentwicklung der Technologie und dafür benötigter Instrumente engagiert sind. (APA/red, derStandard.at, 08.07.2014)

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