3D-Karte des Universums jetzt für jedermann verfügbar

Der Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) hat die bislang größte dreidimensionale Karte von massereichen Galaxien und weit entfernten schwarzen Löchern veröffentlicht. Diese wird den Astronomen helfen, die geheimnisvolle „dunkle Materie“ und „dunkle Energie“ zu erklären, die 96 Prozent des Universums ausmachen. Anfang letzten Jahres veröffentlichte SDSS-III bereits das bisher größte Abbild des Himmels und die neuen Daten sind ein erster Schritt, dieses Bild zu einer vollständigen dreidimensionalen Karte zu erweitern. Die 9. Datenfreigabe ("Data Release 9", DR9) letzte Woche macht nun die Daten aus den ersten beiden Jahren dieses Sechs-Jahres-Projektes öffentlich.

Vor kurzem nutzten Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und an anderen Instituten Daten aus einem Teil der SDSS-III Daten, der BOSS-Studie, um für mehr als eine viertel Million Galaxien deren dreidimensionale Positionen zu bestimmen. Damit ergab sich eine genaue und vollständige Verteilung der Galaxien bis zu einer Entfernung von etwa sechs Milliarden Lichtjahren. Mit Hilfe dieses „kosmischen Netzes“ konnten die Wissenschaftler die Ausdehnungsgeschichte des Universums rekonstruieren und die Parameter des kosmologischen Standardmodells auf eine Genauigkeit von besser als fünf Prozent bestimmen. (Weitere Informationen finden Sie hier.)

Standbild aus einer 3D-Animation der SDSS-III-Galaxien im DR9. (Das entsprechenden Video finden Sie bei der SDSS Pressemeldung - Link siehe rechte Spalte.) Die Galaxien sind in Haufen und Filamenten konzentriert; dazwischen befinden sich Leerräume. SDSS-III untersucht diese Strukturen um mehr über die „dunkle Energie“ und die Verteilung der „dunklen Materie“ im Universum zu erfahren. © Yushu Yao and Prabhat (Lawrence Berkeley National Laboratory, NERSC), Miguel A. Aragon (Johns Hopkins University), and the SDSS-III Collaboration Standbild aus einer 3D-Animation der SDSS-III-Galaxien im DR9. (Das entsprechenden Video finden Sie bei der SDSS Pressemeldung - Link siehe rechte Spalte.) Die Galaxien sind in Haufen und Filamenten konzentriert; dazwischen befinden sich Leerräume. SDSS-III untersucht diese Strukturen um mehr über die „dunkle Energie“ und die Verteilung der „dunklen Materie“ im Universum zu erfahren. © Yushu Yao and Prabhat (Lawrence Berkeley National Laboratory, NERSC), Miguel A. Aragon (Johns Hopkins University), and the SDSS-III Collaboration

Diese Karte des Universums ist auch das Herzstück der DR9. Die Daten umfassen Bilder von 200 Millionen Galaxien und Spektren von 1,35 Millionen Galaxien, einschließlich neuer Spektren von 540.000 Galaxien aus einer Zeit, als das Universum halb so alt war wie heute. Spektren zeigen, wie viel Licht eine Galaxie bei verschiedenen Wellenlängen abgibt. Da dieses Licht durch die Ausdehnung des Universums zu längeren, roten Wellenlängen verschoben wird, können die Wissenschaftler herausfinden, wie schnell sich das Universum ausdehnt, seit das Licht die Galaxien verlassen hat. Die Galaxienbilder werden von den SDSS-III Wissenschaftlern mit den Messungen der Expansion kombiniert, um die dreidimensionale Karte im DR9 zu erstellen.

Weitere interessante Ergebnisse werden von einer Analyse der weit entfernten "Quasare" erwartet. Dies sind die hellsten Objekte im fernen Universum und ihre Spektren zeigen komplizierte Muster, die ihnen von der großräumigen klumpigen Struktur des zwischen der Erde und den Quasaren liegenden intergalaktischen Gases und der Dunklen Materie aufgeprägt werden. Auch für die Milchstraße, die im Vergleich dazu direkt vor unserer Haustür liegt, bekommen die Wissenschaftler mit DR9 Daten, die eine bessere Abschätzung für die Temperaturen und chemischen Zusammensetzungen von mehr als einer halben Million Sterne in unserer Galaxie liefern.

Die optischen Daten von SDSS sollen außerdem dazu genutzt werden, eine Röntgen-Mission zu ergänzen, die zurzeit am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik vorbereitet wird. Der eROSITA-Satellit, der 2014 startet, wird den gesamten Himmel im Röntgenlicht kartographieren. Dabei wird er voraussichtlich viele neue Quellen entdecken, vor allem Galaxienhaufen und aktive galaktische Kerne, also akkretierende Schwarze Löcher. Ein wichtiges Standbein für Nachbeobachtungen werden die optischen Daten sein, die SDSS in seinem vierten Programm (ab 2014) zur Verfügung stellen wird.

Diese Fotomontage zeigt die Geräte, die beim SDSS zum Einsatz kommen um die Entfernungen zu tausenden von Galaxien im DR9 zu bestimmen. Das Sloan-Teleskop ist im Bild unten zu sehen. Das Bild oben links zeigt die ein Meter große Aluminiumplatte, mit der mehr als 600 Spektren gleichzeitig gemessen werden können. Jedes Loch stimmt mit der Position eines Sterns oder einer Galaxie überein. Ein Glasfaserkabel (die roten und blauen Kabel im Bild unten) verbindet jedes Loch mit dem SDSS-Spektrographen. © Paul Preuss (Lawrence Berkeley National Laboratory), Dan Long (Apache Point Observatory), and the SDSS-III Collaboration Diese Fotomontage zeigt die Geräte, die beim SDSS zum Einsatz kommen um die Entfernungen zu tausenden von Galaxien im DR9 zu bestimmen. Das Sloan-Teleskop ist im Bild unten zu sehen. Das Bild oben links zeigt die ein Meter große Aluminiumplatte, mit der mehr als 600 Spektren gleichzeitig gemessen werden können. Jedes Loch stimmt mit der Position eines Sterns oder einer Galaxie überein. Ein Glasfaserkabel (die roten und blauen Kabel im Bild unten) verbindet jedes Loch mit dem SDSS-Spektrographen. © Paul Preuss (Lawrence Berkeley National Laboratory), Dan Long (Apache Point Observatory), and the SDSS-III Collaboration

Zur Vorbereitung darauf verwenden die Mitglieder der Hochenergie-Gruppe schon jetzt BOSS-Daten, um sich die Spektren der Röntgenquellen anzusehen und somit optimale Synergieeffekten zu erreichen, sobald eROSITA Daten verfügbar sein werden. Insbesondere wurden vor kurzem drei BOSS-"Zusatzprogramme“ genehmigt. Es handelt sich dabei um Studien mit Galaxienhaufen, mit aktiven Galaxien in großen, dünn besiedelten Regionen für Winkelkorrelationsstudien, sowie mit Quellen in kleineren, dicht besiedelten Regionen, um die Entwicklung von akkretierenden Schwarzen Löchern zu untersuchen.

Schon heute versprechen die neuen Bilder und Spektren im DR9 neue Erkenntnisse über unser Universum – und dabei ist SDSS-III erst bei der Mitte seines Sechs-Jahres-Programms angelangt. Mit der Veröffentlichung der Daten kann nun jeder im Internet auf die gleichen Daten zugreifen und sie analysieren, Wissenschaftler genauso wie Laien.