Neue Himmelskarten: Astronomen haben die Ergebnisse der bisher umfassendsten Himmelsdurchmusterung veröffentlicht. Der neue Himmelskatalog umfasst mehr als drei Viertel des Nachthimmels und zeigt Position und Merkmale von gut drei Milliarden Sternen, Galaxien und anderen Lichtquellen. Auch neue tiefe Einblicke in unsere Milchstraße liefern die neuen Daten des Pan-STARRS-Projekts.
Wie viele Sterne und Galaxien gibt es – und wo findet man sie? Dieser Frage gehen Astronomen schon seit Jahrzehnten mit immer besseren Teleskopen nach. Erst kürzlich ermittelten Forscher mit Hilfe des Hubble-Teleskops, das unser Universum mindestens zwei Billionen Galaxien enthält. Das Gaia-Weltraumteleskop der ESA lieferte Daten für die bisher genaueste 3D-Karte der Milchstraße.
Zwölf Mal mit fünf Filtern abgetastet
Eine Kombination aus beiden bietet nun der neue Katalog des Pan-STARRS-Projekts. Astronomen haben dafür vier Jahre lang den Himmel mit dem 1,8-Meter-Teleskop des „Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System“, kurz Pan-STARRS, abgesucht. Das Teleskop auf Hawaii tastete dabei den Himmel zwölf Mal in fünf verschiedenen Filtern im sichtbaren und Nahinfrarotlicht ab.
Jetzt haben die Astronomen den ersten Katalog dieser bisher umfassendsten Himmelsdurchmusterung veröffentlicht. Er umfasst mehr als drei Viertel des Nachthimmels und liefert umfangreiche Informationen über mehr als drei Milliarden Sterne, Galaxien und andere Quellen. Der riesige Katalog besteht aus zwei Petabyte an Daten – dies entspricht 40 Millionen Aktenschränken mit jeweils vier-Schubladen eng bedrucktem Text.
Von unseren Nachbarn bis in die Tiefen der Milchstraße
Der Pan-STARRS-Katalog liefert unter anderem Daten für nahezu alle Sterne von unserer nächsten Nachbarschaft bis in etwa 300 Lichtjahren Entfernung. Rund vier Millionen Lichtkurven solcher Sterne könnten künftig helfen, nach großen Exoplaneten um diese Sterne zu fahnden. Aber auch neue Objekte im Kuiper-Gürtel des Sonnensystems, interstellare Staubwolken und neue Sternströme hat die Himmelsdurchmusterung entdeckt.
„Pan-STARRS bildet unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, in einer bislang nicht erreichten Detailfülle ab“, berichtet Hans-Walter Rix vom Max-Planck-Institut für Astronomie. „Die Studie liefert zum ersten Mal eine tiefe und globale Sicht für einen Großteil der galaktischen Ebene und Scheibe – ein Gebiet, das normalerweise aufgrund der Komplexität der Kartierung dieser dichten und staubigen Regionen bei Durchmusterungen gemieden wird.“
Andromeda-Galaxie und ferne Quasare
Aber Pan-STARRS erstreckt sich auch auf astronomische Objekte jenseits unserer kosmischen Nachbarschaft. „Seine einzigartige Kombination aus Himmelsabdeckung, Tiefe der Beobachtungen und verwendeten Farbfiltern erlaubte Pan-STARRS die Entdeckung der Mehrzahl der am weitesten entfernten Quasare“, sagt Rix. „Dies sind die frühesten Beispiele in unserem Universum dafür, dass sich supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien gebildet haben.“
Auch der Blick in unsere Nachbargalaxie Nachbargalaxie Andromeda (M31) ist dank der neuen Kartierung schärfer geworden. Die Teleskope spürten dort neue veränderliche Sterne (Cepheiden) auf und beobachteten mehrere Mikrolinsen-Ereignisse – die Verzerrung ferner Lichtquellen durch die Schwerkraft eines Vordergrundobjekts. „Dies erlaubte es uns, die kompakte dunkle Materie in M31 besser einzugrenzen und ihre Entfernung noch genauer zu bestimmen“, erklärt Ralf Bender, Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik.
Erst Mittelwerte, dann die Schnappschüsse
„Die Pan-STARRS Himmelsdurchmusterungen erlauben es nun jedem, auf Millionen von Bildern zuzugreifen, sowie die Datenbank und Kataloge mit Präzisionsmessungen von Milliarden von Sternen und Galaxien zu nutzen“, sagt Ken Chambers vom Institut für Astronomie der University of Hawaii. Für jedes Objekt liefert der Katalog einen Durchschnittswert für Position, Helligkeit und Farben. Bei Galaxien kommen weitere Merkmale hinzu.
Der jetzt veröffentlichte Katalog ist jedoch nur der erste Teil des kompletten Pan-STARRS-Datenbestands. Er zeigt sozusagen den „statischen Himmel“ – die Durchschnittswerte für alle Objekte. Wie diese sich zeitlich verändern und wie schnell, wird im zweiten Datensatz nachgeliefert. Er wird im Jahr 2017 veröffentlicht. Die vollständige Datenbank enthält dann Informationen über jeden einzelnen Schnappschuss, den Pan-STARRS von einer bestimmten Region am Himmel aufgenommen hat.
„Unser nächster Schritt ist es nun, die Rotverschiebungen – also Entfernungen – von Galaxien und anderen kosmologischen Objekten zu messen“, erklärt Saglia. „Wir benötigen diese Informationen, um die Verteilung der Galaxien in allen drei Dimensionen zu analysieren. Aus dieser Struktur können wir dann die Geometrie des Universums ableiten und unser kosmologisches Standardmodell weiter präzisieren. Die Informationen zur Rotverschiebung werden dem Pan-STARRS-Katalog ebenfalls hinzugefügt.
(Max-Planck-Institut für Astronomie, 20.12.2016 – NPO)
