Die bisher detaillierteste Infrarotkarte unserer Milchstraße

Astro­no­men haben eine gigan­ti­sche Infra­rot­kar­te der Milch­stra­ße mit mehr als 1,5 Mil­li­ar­den Objek­ten ver­öf­fent­licht – die detail­lier­tes­te Kar­te, die je erstellt wur­de. Mit dem VIS­TA-Tele­skop der Euro­päi­schen Süd­stern­war­te hat das Team die zen­tra­len Regio­nen unse­rer Gala­xie über mehr als 13 Jah­re hin­weg beob­ach­tet. Mit 500 Tera­byte an Daten ist dies das größ­te Beob­ach­tungs­pro­jekt, das je mit einem ESO-Tele­skop durch­ge­führt wurde.

„Wir haben so vie­le Ent­de­ckun­gen gemacht, dass wir das Bild unse­rer Gala­xie für immer ver­än­dert haben“, sagt Dan­te Min­ni­ti, Astro­phy­si­ker an der Uni­ver­si­dad Andrés Bel­lo in Chi­le, der das Gesamt­pro­jekt leitete.

Die rekord­ver­däch­ti­ge Kar­te besteht aus 200.000 Bil­dern, die mit dem VISTA-Tele­skop der ESO (Visi­ble and Infrared Sur­vey Telescope for Astro­no­my) auf­ge­nom­men wur­den. Das Tele­skop ist Teil des Par­anal-Obser­va­to­ri­um der ESO in Chi­le und dient in ers­ter Linie dazu, gro­ße Berei­che des Him­mels zu kar­tie­ren. Das Team nutz­te die Infra­rot­ka­me­ra VIRCAM von VISTA, die durch den Staub und das Gas, die unse­re Gala­xie durch­drin­gen, hin­durch­se­hen kann. Sie ist daher in der Lage, die Strah­lung aus den ver­bor­gens­ten Win­keln der Milch­stra­ße zu sehen, was ein ein­zig­ar­ti­ges Fens­ter zu unse­rer galak­ti­schen Umge­bung öffnet.

Die­ser gigan­ti­sche Daten­satz [1] deckt eine Him­mels­flä­che ab, die 8.600 Voll­mon­den ent­spricht, und ent­hält etwa zehn­mal mehr Objek­te als eine frü­he­re Kar­te, die 2012 vom sel­ben Team ver­öf­fent­licht wur­de. Dazu gehö­ren neu­ge­bo­re­ne Ster­ne, die oft in stau­bi­ge Kokons ein­ge­bet­tet sind, und Kugel­stern­hau­fen – dich­te Grup­pen von Mil­lio­nen der ältes­ten Ster­ne in der Milch­stra­ße. Durch die Beob­ach­tung von Infra­rot­licht kann VISTA auch sehr kal­te Objek­te auf­spü­ren, die bei die­sen Wel­len­län­gen leuch­ten, wie z. B. brau­ne Zwer­ge („geschei­ter­te“ Ster­ne, die kei­ne anhal­ten­de Kern­fu­si­on haben) oder frei schwe­ben­de Pla­ne­ten, die kei­nen Stern umkreisen.

Die Beob­ach­tun­gen began­nen im Jahr 2010 und ende­ten in der ers­ten Hälf­te des Jah­res 2023, d. h. sie erstreck­ten sich über ins­ge­samt 420 Näch­te. Durch die mehr­ma­li­ge Beob­ach­tung jedes Him­mels­ab­schnitts konn­te das Team nicht nur die Posi­tio­nen die­ser Objek­te bestim­men, son­dern auch ver­fol­gen, wie sie sich bewe­gen und ob sich ihre Hel­lig­keit ändert. Sie zeich­ne­ten Ster­ne auf, deren Hel­lig­keit sich peri­odisch ändert und die als kos­mi­sches Lei­ter für Ent­fer­nungs­mes­sun­gen ver­wen­det wer­den kön­nen [2]. Auf die­se Wei­se erhiel­ten wir eine genaue 3D-Ansicht der inne­ren Regio­nen der Milch­stra­ße, die zuvor durch Staub ver­deckt waren. Die For­scher ver­folg­ten auch Hoch­ge­schwin­dig­keits­ster­ne – sich schnell bewe­gen­de Ster­ne, die nach einer engen Begeg­nung mit dem dort lau­ern­den super­mas­se­rei­chen Schwar­zen Loch aus der zen­tra­len Regi­on der Milch­stra­ße her­aus­ka­ta­pul­tiert werden.

Die neue Kar­te ent­hält Daten, die im Rah­men der VIS­TA-Durch­mus­te­rung der Varia­blen in der Vía Lác­tea (VVV) [3] und ihres Begleit­pro­jekts, der VVV eXten­ded (VVVX) Durch­mus­te­rung, gesam­melt wur­den. „Das Pro­jekt war eine monu­men­ta­le Anstren­gung, die nur mög­lich war, weil wir von einem groß­ar­ti­gen Team umge­ben waren“, sagt Rober­to Sai­to, Astro­phy­si­ker an der Uni­ver­si­da­de Fede­ral de San­ta Cata­ri­na in Bra­si­li­en und Haupt­au­tor der heu­te in Astro­no­my & Astro­phy­sics ver­öf­fent­lich­ten Ver­öf­fent­li­chung zum Abschluss des Projekts.

Die Durch­mus­te­run­gen VVV und VVVX haben bereits zu mehr als 300 wis­sen­schaft­li­chen Arti­keln geführt. Da die Durch­mus­te­run­gen nun abge­schlos­sen sind, wird die wis­sen­schaft­li­che Erfor­schung der gesam­mel­ten Daten noch Jahr­zehn­te andau­ern. In der Zwi­schen­zeit wird das Par­anal-Obser­va­to­ri­um der ESO auf die Zukunft vor­be­rei­tet: VISTA wird mit dem neu­en Instru­ment 4MOST auf­ge­rüs­tet und das Very Lar­ge Telescope (VLT) der ESO erhält das Instru­ment MOONS. Zusam­men wer­den sie Spek­tren von Mil­lio­nen der hier unter­such­ten Objek­te lie­fern, wobei unzäh­li­ge Ent­de­ckun­gen zu erwar­ten sind.

Anmerkungen

[1] Der Daten­satz ist zu groß, um ihn als Ein­zel­bild zu ver­öf­fent­li­chen, aber die ver­ar­bei­te­ten Daten und der Objekt­ka­ta­log kön­nen im ESO Sci­ence Por­tal ein­ge­se­hen werden.

[2] Eine Mög­lich­keit, die Ent­fer­nung zu einem Stern zu mes­sen, besteht dar­in, sei­ne Hel­lig­keit von der Erde aus gese­hen mit sei­ner Eigen­hel­lig­keit zu ver­glei­chen; letz­te­re ist jedoch oft unbe­kannt. Bestimm­te Stern­ty­pen ändern ihre Hel­lig­keit in regel­mä­ßi­gen Abstän­den, und es besteht ein sehr enger Zusam­men­hang zwi­schen der Geschwin­dig­keit, mit der sie dies tun, und ihrer Eigen­hel­lig­keit. Durch die Mes­sung die­ser Schwan­kun­gen kön­nen die Astro­no­men her­aus­fin­den, wie hell die­se Ster­ne sind und wie weit sie daher ent­fernt sind.

[3] Vía Lác­tea ist der latei­ni­sche Name für die Milchstraße.

Hintergrundinformationen

Die­se For­schungs­ar­beit wur­de in einer Ver­öf­fent­li­chung mit dem Titel „The VISTA Varia­bles in the Vía Lác­tea eXten­ded (VVVX) ESO public sur­vey: Com­ple­ti­on of the obser­va­tions and lega­cy“ in Astro­no­my & Astro­phy­sics (https://doi.org/10.1051/0004–6361/202450584) ver­öf­fent­licht. Daten DOI: VVV, VVVX.

Die Euro­päi­sche Süd­stern­war­te (ESO) ermög­licht es Wis­sen­schaft­lern welt­weit, die Geheim­nis­se des Uni­ver­sums zum Nut­zen aller zu ent­de­cken. Wir ent­wer­fen, bau­en und betrei­ben Obser­va­to­ri­en von Welt­rang, die Astro­no­men nut­zen, um span­nen­de Fra­gen zu beant­wor­ten und die Fas­zi­na­ti­on der Astro­no­mie zu ver­brei­ten, und för­dern die inter­na­tio­na­le Zusam­men­ar­beit in der Astro­no­mie. Die ESO wur­de 1962 als zwi­schen­staat­li­che Orga­ni­sa­ti­on gegrün­det und wird heu­te von 16 Mit­glied­staa­ten (Bel­gi­en, Däne­mark, Deutsch­land, Frank­reich, Finn­land, Irland, Ita­li­en, den Nie­der­lan­den, Öster­reich, Polen, Por­tu­gal, Schwe­den, der Schweiz, Spa­ni­en, der Tsche­chi­schen Repu­blik und dem Ver­ei­nig­ten König­reich) sowie dem Gast­land Chi­le und Aus­tra­li­en als stra­te­gi­schem Part­ner unter­stützt. Der Haupt­sitz der ESO und ihr Besu­cher­zen­trum und Pla­ne­ta­ri­um, das ESO Super­no­va, befin­den sich in der Nähe von Mün­chen in Deutsch­land, wäh­rend die chi­le­ni­sche Ata­ca­ma-Wüs­te, ein wun­der­ba­rer Ort mit ein­zig­ar­ti­gen Bedin­gun­gen für die Beob­ach­tung des Him­mels, unse­re Tele­sko­pe beher­bergt. Die ESO betreibt drei Beob­ach­tungs­stand­or­te: La Sil­la, Par­anal und Cha­jnan­tor. In Par­anal betreibt die ESO das Very Lar­ge Telescope und sein Very Lar­ge Telescope Inter­fe­ro­me­ter sowie Durch­mus­te­rungs­te­le­sko­pe wie VISTA. Außer­dem wird die ESO am Par­anal das Che­ren­kov Telescope Array South betrei­ben, das größ­te und emp­find­lichs­te Gam­ma­strah­len-Obser­va­to­ri­um der Welt. Zusam­men mit inter­na­tio­na­len Part­nern betreibt die ESO ALMA auf Cha­jnan­tor, eine Anla­ge zur Beob­ach­tung des Him­mels im Mil­li­me­ter- und Sub­mil­li­me­ter­be­reich. Auf dem Cer­ro Arma­zo­nes in der Nähe von Par­anal bau­en wir „das größ­te Auge der Welt am Him­mel“ – das Extre­me­ly Lar­ge Telescope der ESO. Von unse­ren Büros in Sant­ia­go, Chi­le, aus unter­stüt­zen wir unse­re Akti­vi­tä­ten im Land und arbei­ten mit chi­le­ni­schen Part­nern und der Gesell­schaft zusammen.

Links

Wis­sen­schaft­li­ches Paper
Fotos von den Durch­mus­te­rungs­te­le­sko­pen am Par­anal, ein­schließ­lich VISTA

Link zur ESO-Pres­se­mit­tei­lung