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HU-Astrophysiker untersuchen Expansionsgeschichte des Universums

Teleskop mit Spezialkamera späht nach explodierenden Sternen

Pferdekopfnebel
Dieses First-Licht-Bild wurde am 1. November
2017 mit der neuen Kamera aufgenommen,
nachdem sie am 1.2m-Samuel-Oschin-Teleskop
am Palomar-Observatorium in Kalifornien
installiert wurde. Jedes ZFT-Bild deckt einen
Himmelsbereich von 247 Vollmonden ab. Der
Pferdekopfnebel im Sternbild Orion ist gut zu
erkennen. Der Kopf des Pferdes blickt auf einen
anderen bekannten Nebel namens „Flamme". 
Foto: Caltech Optische Observatorien

Ein Teleskop mit einer extrem starkauflösenden Kamera durchsucht künftig den Kosmos jede Nacht auf Sternexplosionen, aufflammende Schwarze Löcher und andere kurzlebige, energiereiche Himmelsereignisse. Die Kamera „Zwicky Transient Facility" (ZTF) kann hunderttausende Sterne und Galaxien auf einmal beobachten und dadurch besonders schnell den Nachthimmel durchmustern. Das sogenannte First Light vom 1. November 2017, also die erste Kameraufnahme, zeigt einen Ausschnitt aus dem Sternbild Orion, unter anderem mit dem berühmten Pferdekopfnebel (s. Bild).

An der Himmelsbeobachtung sind mehrere internationale Partner beteiligt: Die Humboldt-Universität zu Berlin (HU) und das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) in Deutschland sowie das California Institute of Technology (Caltech) in den USA. Dort steht auch das Teleskop.

„Am Nachthimmel ist eine Menge los", sagt ZTF-Chefwissenschaftler Shrinivas Kulkarni, Professor für Astronomie am kalifornischen Caltech. „Tatsächlich explodiert jede Sekunde irgendwo im Universum eine Supernova. Wir können natürlich nicht alle davon sehen – aber mit der ZTF-Kamera erwarten wir, mehrere zehntausend in der dreijährigen Laufzeit des Projekts zu beobachten."

Kurzlebige Himmelsereignisse wie Sterne, die in einer Supernova explodieren, sind unter anderem deshalb interessant, weil sie als kosmische Teilchenbeschleuniger wirken und zudem die Vermessung der Expansionsgeschichte des Universums erlauben – beides Themen, an denen auch die Astroteilchenphysiker an der HU forschen.

„Das Licht von kosmischen Feuerwerken einzufangen, ermöglicht eine neue Ära der Multi-Messenger-Astronomie, also der Untersuchung astronomischer Objekte mit Licht, Gravitationswellen und Neutrinos", so Marek Kowalski – Professor für experimentelle Astroteilchenphysik und Kosmologie an der HU sowie Leitender Wissenschaftler beim DESY. „Ich bin sehr gespannt auf die ersten ZTF-Beobachtungen der schnell verglimmenden blauen Blitze verschmelzender Neutronensterne oder des längeren Aufflackerns von Supernova-Explosionen massereicher Sterne."

Sein Kollege Jakob Nordin, ebenfalls Astroteilchenphysiker an der HU und für die Kalibration der ZTF-Kamera verantwortlich: „Unsere Milchstraße bewegt sich mit etwa 600 Kilometer pro Sekunde durch den Kosmos, und wir wissen letztlich nicht, warum wir so schnell unterwegs sind. Wir wollen die von der ZTF beobachteten Supernovae dazu verwenden, den Einfluss des Universum auf die Dynamik unser Milchstrasse zu verstehen."  

Projektbeteiligte

Das Beobachtungsprojekt „Zwicky Transient Facility" wird zur Hälfte von der National Science Foundation der USA finanziert. Die andere Hälfte kommt von verschiedenen Partnern: darunter das Weizmann-Institut in Israel, das Oskar-Klein-Zentrum an der Universität Stockholm, die Universität von Maryland, die Universität von Washington, das DESY und der Humboldt-Universität zu Berlin, das Los Alamos National Laboratory, das TANGO-Konsortium aus Taiwan, die Universität von Wisconsin und das Lawrence Berkeley National Laboratory.

Teleskopkamera „Zwicky Transient Facility" (ZTF)

Benannt ist das Beobachtungsprojekt nach dem Astrophysiker Fritz Zwicky, der 1925 zum California Institute of Technology kam und im Laufe seines Lebens insgesamt 120 Supernovae entdeckt hat. Das Teleskop vom Schmidt Typ hat einen Durchmesser von 1,2 Metern und steht am Palomar-Observatorium des Caltech. Die neue ZTF-Kamera hat ein besonders großes Blickfeld von 47 Quadratgrad, das 247 Mal so groß wie der Vollmond am Himmel erscheint.

Dank dieses großen Gesichtsfelds, der extrem empfindlichen Kamera und eines schnellen Teleskopmotors wird das Teleskop alle drei Nächte nahezu den gesamte Nachthimmel nach kurzlebigen, veränderlichen Ereignissen absuchen. Jedes Bild, das die Kamera aufnimmt ist 24 000 mal 24 000 Pixel groß. Um solch ein Bild in voller Auflösung darzustellen, müssten 72 Ultra-High-Definition-Monitore aneinander gebaut werden. Der Entwurf und Bau solch einer Anlage, war eine technische Herausforderung, insbesondere da die Kamera oben in die relativ schmale Teleskopröhre passen muss. Dazu mussten verschiedene neue Lösungen gefunden werden. So liegt beispielsweise der Kameraverschluss, der normalerweise direkt vor der Kamera installiert ist, außerhalb des Teleskops und musste daher außergewöhnlich groß gebaut werden. Mit einer Öffnung von 1,2 Metern Durchmesser wurde für das Beobachtungsprojekt der größte je für astronomische Zwecke gebaute Kameraverschluss konstruiert.

Weitere Informationen

Zur Webseite des ZTF-Projekts

Zur Webseite der Astroteilchenphysik der HU

Kontakt

Prof. Dr. Marek Kowalski
Institut für Physik

Tel.: 030 2093-7635
kowalski@physik.hu-berlin.de

Pressekontakt

Pressestelle
Humboldt-Universität zu Berlin

Tel.: 030 2093-2345
pr@hu-berlin.de