Heutige Teleskope beobachten den Himmel über das gesamte elektromagnetische Spektrum.
Jeder Teil des Spektrums erzählt uns etwas anderes über das Universum und liefert uns weitere Teile des kosmischen Puzzles.
Die stärksten Teleskope auf dem Boden und im Weltraum haben sich im letzten Jahrzehnt in einer einzigartigen Beobachtungskampagne zusammengeschlossen,
bekannt als GOODS, die über das gesamte Spektrum reicht und tief in die kosmische Vergangenheit zurückreicht.
Dies ist der Hubblecast - Nachrichten und Bilder vom Weltraumteleskop Hubble der NASA/ESA.
Mit unserem Gastgeber Doktor J, alias Dr. Joe Liske, reisen wir durch Zeit und Raum.
Hallo und willkommen zu diesem ganz besonderen „Multicast“.
Wir schauen uns heute eine bemerkenswerte Zusammenarbeit zwischen einigen der größten Teleskope der Welt an, sowohl zu Lande als auch im Weltraum.
Dazu haben wir eine ähnliche Zusammenarbeit zwischen dem ESOcast, dem Hubblecast,
dem Videokanal des Spitzer Space Telescope „Hidden Universe“ und dem Kanal des Chandra Röntgenobservatoriums “Beautiful Universe” begonnen.
Ich bin Megan Watzke von „Beautiful Universe“ am Chandra Röntgenobservatorium.
Und ich bin Dr. Robert Hurt von „Hidden Universe“ am NASA Spitzer Forschungszentrum.
Es ist die Kombination „tiefer“ Beobachtungen so unterschiedlicher Teleskope, die dieses Projekt so interessant macht.
Je länger ein Teleskop ein Ziel betrachtet, umso empfindlicher werden die Beobachtungen und umso tiefer können wir in den Weltraum blicken.
Um aber ein umfassendes Bild des Universums zu bekommen, müssen wir auch in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen beobachten,
was unterschiedliche Teleskope erfordert.
Das ist die Grundidee hinter dem Great Observatories Origins Deep Survey, oder kurz GOODS.
Das GOODS-Projekt vereint die modernsten Observatorien der Welt,
darunter das Very Large Telescope der ESO,
das Hubble Space Telescope der NASA/ESA,
das Spitzer Weltraumteleskop,
das Chandra Röntgenobservatorium und viele mehr,
wobei jedes Teleskop Bilder mit extrem langen Belichtungszeiten macht, also tief ins Universum blickt, über alle Spektralbereiche hinweg.
Durch die Kombination ihrer Fähigkeiten und der Beobachtung desselben Stückchen Himmels,
liefern uns die GOODS-Observatorien einen einzigartigen Einblick in die Entstehung und Entwicklung von Galaxien über kosmische Zeiträume hinweg
und zeichnen so die Geschichte der Ausdehnung des Universums nach.
Doch das ist nicht das erste Mal, dass Teleskope benutzt wurden, um extrem tief in den Kosmos zu schauen.
Zum Beispiel ist das Hubble Deep Field so ein „tiefes“ Bild einer kleinen Himmelsregion im nördlichen Sternbild Ursa Major (Großer Bär).
Es zeigt tausende weit entfernter Galaxien, obwohl das ganze Bildfeld nur ein winziges Stückchen Himmel abbildet,
etwa so groß wie ein Sandkorn am ausgestreckten Arm.
Bei GOODS haben die verschiedenen Observatorien ihre Leistung auf zwei größere Ausschnitte konzentriert,
einen um das ursprüngliche Hubble Deep Field am nördlichen Himmel, den anderen auf ein anderes „tiefes“ Ziel,
dem Chandra Deep Field South am südlichen Himmel.
Die Haupt-Zielbereiche von GOODS sind jeweils 30 mal größer als das Hubble Deep Field
und zusätzliche Beobachtungen decken eine Fläche von der Größe des Vollmonds ab.
Diese Himmelsbereiche gehörten schon zu den am besten untersuchten Regionen
und daher gibt uns die Kombination von bereits vorhanden Archivdaten mit den
vielen neuen Beobachtungen ein unvergleichlich detailliertes Bild zur Geschichte der Galaxien.
Am Very Large Telescope der ESO auf dem Cerro Paranal
hat man mit den 8,2-Meter-Giganten fast 100 Nächte hindurch Beobachtungen für dieses Programm durchgeführt.
Die Teleskope machten Bilder der Himmelsregion im Infrarotbereich sowie an der Grenze zwischen sichtbarem und ultraviolettem Licht.
Bei diesen kurzen Wellenlängen können nur Teleskope an ausnehmend guten Standorten wie dem Cerro Paranal
unsere Erdatmosphäre hinreichend gut durchdringen.
Das Hubble Space Telescope der NASA/ESA hat die GOODS-Regionen im sichtbaren und nahen Infrarotbereich beobachtet
und dabei unter anderem nach weit entfernten Galaxien mit hoher Sternentwicklungsrate gesucht.
Dabei hat Hubble insgesamt fünf Tage Beobachtungszeit investiert, verteilt über fünf Beobachtungszyklen.
Diese waren jeweils 45 Tage voneinander getrennt.
Durch diese Verteilung der Beobachtungen konnte Hubble über Monate hinweg nach neuen Supernovae Ausschau halten
und dabei Schlüsselinformationen liefern für die Untersuchung der Expansion des Universums und deren Beschleunigung
durch die mysteriöse Dunkle Energie.
Doch nicht nur Hubble machte Aufnahmen für GOODS aus dem Weltraum...
auch das Spitzer Space Telescope der NASA nahm die GOODS-Regionen unter die Lupe, im nahen und mittleren Infrarot und fünf Tage lang,
bei Wellenlängen bis zu 30 mal länger als die Hubble-Beobachtungen.
Diese längeren Wellenlängen sind wichtig, um weit entfernte Galaxien zu entdecken, deren Licht durch kosmischen Staub manchmal verdunkelt wird
oder durch die expansionsbedingte Rotverschiebung, was sie für Hubble unsichtbar macht.
Über diese entfernten Galaxien verrät uns Spitzer nicht nur ihr Alter, sondern auch ihre Gesamtmasse
— als Ergänzung zu den Hubble-Daten.
Gehen wir jetzt einmal vom Infrarot zu viel kürzeren Wellenlängen...
Ebenfalls aus dem Weltraum hat das Chandra Röntgenobservatorium bereits die GOODS-Gebiete beobachtet, in vielen langen Beobachtungen über ein Jahr verteilt.
Die Chandra Bilder sind die „tiefsten“ Röntgenbilder, die je gemacht wurden
und enthalten mehr als 200 neue Röntgenquellen, die wahrscheinlich supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum junger Galaxien sind.
Die Röntgenstrahlung wird von extrem heißem interstellarem Gas ausgestrahlt, das in das Schwarze Loch fällt.
Diese multispektralen Beobachtungen haben zehntausende Galaxien zum Vorschein gebracht.
Um die Entwicklungsgeschichte der Galaxien vollständig zu verstehen, über die lange Zeit seit dem Anfang des Universums hinweg,
müssen wir ihre Entfernungen genauer ermitteln können, um sie auf der kosmischen Zeitachse genauer platzieren zu können.
Weil diese Galaxien so weit weg sind,
wurde das Licht, das wir heute von ihnen sehen, bereits vor bis zu 13 Milliarden Jahren ausgesandt.
Und weil das Universum sich seit dem Urknall immer weiter ausgedehnt hat, hatte das damalige Universum weniger als ein Siebtel der heutigen Größe.
Während der Milliarden Jahre langen Reise des Lichts hat sich seine Wellenlänge mit der Struktur des Raumes selbst ausgedehnt.
Dieser Effekt ist als „Rotverschiebung“ bekannt,
da zum Beipsiel ursprünglich blaues oder ultraviolettes Licht zu längeren Wellenlängen hin verschoben wurde.
Zurück am Boden, verwendeten Astronomen Spektrografen am Very Large Telescope der ESO, um Spektren von Galaxien aufzunehmen,
zogen also ihr Licht zu einem Balken auseinander wie die Farben des Regenbogens.
Solche Spektren erlauben es den Astronomen, die Rotverschiebung von Galaxien und somit ihre Entfernung zu messen.
Eine umfangreiche Beobachtungsserie lieferte die Rotverschiebung von fast 3000 Galaxien in den GOODS-Regionen.
Mit diesem Wissen können wir die Galaxien auf ihrer korrekten Entfernung entlang des riesigen Himmelsausschnitts platzieren,
ausgehend von unserem eigenen Standort, wie der Strahl eines Scheinwerfers, der ins Weltall hinaus strahlt.
Wir können auf eine unglaubliche Reise durch eine Art Tunnel bis an den Rand des Universums gehen.
An einigen Stellen häufen sich die Galaxien und bilden Strukturen mit Ausdehnungen von bis zu mehreren 10 Millionen Lichtjahren.
Durch GOODS und andere Durchmusterungen derselben Region sind diese Bereiche des Himmels nun ausgesprochen gut bekannt mit hoher Auflösung,
langen Belichtungszeiten, über einen weiten Bereich des Spektrums hinweg, und es geht noch weiter.
Zum Beispiel hat das Atacama Pathfinder Experiment telescope, kurz APEX, in Summe 300 Stunden
— fast zwei volle Wochen —
damit zugebracht, die Region im Submillimeterbereich abzubilden —
von seinem 5000 Meter hoch gelegenen Standort auf dem Chajnantor Plateau in den chilenischen Anden.
Beobachtungen bei diesen Wellenlängen sind ideal geeignet, um das rotverschobene Licht weit entfernter Galaxien im sehr frühen Universum zu empfangen.
Wegen der größeren Wellenlänge des Submillimeterbereichs sind die APEX-Bilder nicht so scharf wie die im sichtbaren oder infraroten Licht.
Doch dank der Bilder von Spitzer wie auch von Bildern im Radiobereich
können wir die Objekte, die wir mit APEX gefunden haben, Galaxien zuordnen, die wir bei anderen Wellenlängen sehen.
Das Licht im Submillimeterbereich verrät uns, dass pro Jahr Hunderte von Sternen in diesen Galaxien geboren werden.
In ein paar Jahren wird ALMA, das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,
das noch im Bau ist und auf demselben Plateau stehen wird wie APEX, seine ersten wissenschaftlichen Beobachtungen aufnehmen.
Während es auch im Submillimeterbereich arbeitet, wird es eine viel höhere Empfindlichkeit haben als APEX und eine Auflösung, die noch besser ist als die von Hubble.
ALMA wird unser Wissen über das frühe Universum revolutionieren und uns viele weitere vom Staub verdeckte Galaxien zeigen,
die wir im sichtbaren oder infraroten Licht überhaupt nicht sehen können.
Diese Projekte sind gute Beispiele für die Zusammenarbeit großer Observatorien über das gesamte elektromagnetische Spektrum hinweg,
um uns ein vollständigeres Bild der Galaxien im Lauf der Geschichte des Universums zu geben.
Bislang haben Astronomen schon über 400 Fachartikel basierend auf diesen Daten geschrieben; und weitere sind noch in der Pipeline!
Und damit nicht genug: Die Beobachtungen der GOODS-Regionen werden auch in Zukunft noch fortgesetzt.
Diese Himmelsregionen werden bevorzugte Ziele für die nächste Teleskopgeneration sein, sowohl der am Boden wie der im Weltraum.
Und Astronomen auf der ganzen Welt werden diese Daten nutzen, um auch in Zukunft Neues über unser Universum zu erfahren.
Auf Wiedersehen zu unseren Freunden von den anderen Observatorien.
Ich bin Dr. J und sage auf Wiedersehen.
Ich bin Dr. Robert Hurt und sage auf Wiedersehen von „Hidden Universe“ und dem Spitzer-Forschungszentrum,
und nicht vergessen: Es gibt ein verborgenes Universum, das darauf wartet, erforscht zu werden.
Und ich bin Megan Watzke vom Chandra Röntgenobservatorium und „Beautiful Universe“.
Schauen Sie demnächst wieder herein für das nächste kosmische Abenteuer,
das uns sicher über unsere wildesten Vorstellungen hinaus überraschen wird.
Hubblecast wird von ESA/Hubble an der Europäischen Südsternwarte in Deutschland produziert.
Die Hubble-Mission ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation.
Da Sie jetzt das Neueste über Hubble kennen, holen Sie sich auch noch die letzten Meldung vom Boden:
Der ESOcast zeigt das Beste der Europäischen Südsternwarte und ihren leistungsstarken Teleskopen, die von den chilenischen Anden aus beobachten
von den bekanntesten Standorten für astronomische Beobachtungen von der Südhalbkugel.