Neues Instrument analysiert das Herz einer Galaxiengruppe

Das neue Instrument WEAVE – WHT Enhanced Area Velocity Explorer ist ein leistungsstarker Multifaser-Spektrograph der nächsten Generation am Wilhelm Herschel Teleskop (WHT) im Observatorio del Roque de los Muchachos auf der Insel La Palma. Es analysiert das Licht von Hunderten bis Tausenden von Himmelsobjekten gleichzeitig, indem es optische Fasern zum Sammeln und Weiterleiten dieses Lichts an einen Spektrographen verwendet, der es in seine verschiedenen Wellenlängen oder Farben aufspaltet. Diese Spektren geben nützliche wissenschaftliche Informationen preis, z. B. über die Geschwindigkeit des beobachteten Objekts, die Atome, aus denen es besteht, und seine Temperatur. Wenn uns ein Bild zeigt, wie ein astronomisches Objekt aussieht, verrät uns sein Spektrum, was es ist.

Die ersten Beobachtungen mit WEAVE wurden mit dem LIFU-Faserbündel (large integral-field unit) durchgeführt, einem der drei Fasersysteme von WEAVE. Das Team beobachtete zwei Galaxien im Herzen von Stephans Quintett, einer Gruppe von fünf interagierenden Galaxien 280 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Pegasus.

Professor Gavin Dalton, WEAVE-Projektleiter, Universität Oxford und STFC RAL Space, kommentiert: „Der Reichtum an Komplexität, der auf diese Weise durch eine einzige detaillierte Beobachtung dieses Paares naher Galaxien aufgedeckt wurde, bietet Einblicke in die Interpretation der vielen Millionen Spektren, die WEAVE von Galaxien im fernen Universum erhalten wird, und ist ein hervorragendes Beispiel für die Leistungsfähigkeit und Flexibilität der WEAVE-Anlage.“

WEAVE LIFU hat separate Spektren für 547 verschiedene Regionen in und um die beiden Galaxien gemessen und die Farben ihres Lichts vom Ultravioletten bis zum nahen Infraroten aufgezeichnet. Diese Spektren geben Aufschluss über die Art der Sterne in den Galaxien, die Bewegungen der Sterne und des Gases, die chemische Zusammensetzung der Sterne, die Temperaturen und Dichten der Gaswolken und vieles mehr. Diese Daten werden Forschenden helfen zu verstehen, wie Galaxienkollisionen die Galaxien der Gruppe verändern.

Mehr als 500 Astronominnen und Astronomen aus ganz Europa haben acht große Durchmusterungen für WEAVE organisiert, die Studien zur Sternentwicklung, zur Milchstraßenforschung, zur Galaxienentwicklung und zur Kosmologie umfassen. WEAVE wird Galaxien in der Nähe und in der Ferne untersuchen, um die Geschichte ihres Wachstums zu erforschen, und wird Millionen von Spektren von Sternen in der Milchstraße sammeln.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am AIP werden zur wissenschaftlichen Auswertung der WEAVE-Daten beitragen. „Die große Integralfeldeinheit WEAVE wird es uns ermöglichen, die Dynamik von Galaxien in noch nie dagewesenem Detail zu untersuchen. Wir werden auf den Erfahrungen aufbauen, die wir mit früheren und laufenden Projekten wie CALIFA und MUSE gesammelt haben. Das weite Feld und die hohe spektrale Auflösung von WEAVE ermöglichen einen Zugang zu den Bewegungen von Sternen in Galaxienscheiben und zu Galaxienwechselwirkungen, wie er bisher nicht möglich war“, sagt Dr. C. Jakob Walcher, Projektleiter für WEAVE am AIP. AIP-Wissenschaftlerin Dr. Marica Valentini fügt hinzu: „Dieses Ereignis ist ein Vorbote des WEAVE-Multi-Objekt-Spektroskopie-Modus, der es uns ermöglichen wird, viele Millionen von Sternen in unserer Galaxie zu beobachten. Da WEAVE den nördlichen Himmel beobachtet, wird es in idealer Weise durch das vom AIP geleitete Instrument 4MOST ergänzt, das die südliche Hemisphäre anvisiert. Zusammen werden diese Instrumente die Entwicklungsgeschichte unserer eigenen Milchstraße in unglaublicher Detailtreue und Breite entschlüsseln“. Marica Valentini ist ein führendes Mitglied der Kooperationsgruppe zwischen 4MOST und WEAVE. Diese Gruppe ermöglicht die Homogenisierung ihrer Kataloge zusammen mit SDSS-V und DESI – ein Beispiel für eine breit angelegte Zusammenarbeit für einen großen Bereich.