Neues Instrument untersucht Geschwindigkeiten innerhalb einer Galaxie

First-Light des Spektographen VIRUS-W liefert erste Ergebnisse - hohe Auflösung und großes Sichtfeld machen präzisere Messungen möglich

Spektrum einer Galaxie
Spektrum einer Galaxie

Austin (Texas)/München - Der Spektograph VIRUS-W hat bei seinem ersten Einsatz eine Spiralgalaxie beobachtet, die 30 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Die ausgewerteten Daten zeigen die Geschwindigkeitsverteilung der Sterne entlang der Sichtachse: Die Werte von Objekten im Zentrum wichen stärker von der mittleren Geschwindigkeit aller Sterne in der Galaxie ab als bei Objekten, die am Rand liegen. Bei diesen Abweichungen vom Mittelwert spricht man von Geschwindigkeitsdispersion. Forscher schließen daraus, dass sich die Sterne umso ungeordneter bewegen, je näher sie dem Zentrum sind. VIRUS-W kann Geschwindigkeitsunterschiede von bis zu 20 Kilometern in der Sekunde untersuchen. Mit dieser hohen Auflösung wird das Instrument in Zukunft bei weiteren Studien über die Bewegungen von Sternen und Galaxien zum Einsatz kommen.

VIRUS-W wurde vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in München und der Universitätssternwarte München entwickelt und ist am Harlan J. Smith Teleskop des McDonald Observatoriums in Texas installiert. Für die Messungen schickten die Astronomen das Licht der Galaxie durch den Spektographen, der das Licht in seine Wellenlängen zerlegt. Aus dem Spektrum lassen sich wegen des Doppler-Effekts Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit von Sternen ableiten: Wenn sie sich auf die Erde zu bewegen, ist ihr Spektrum ins Blaue verschoben, entfernen sie sich, verschiebt es sich ins Rote. Je höher die Geschwindigkeit, desto stärker die Verschiebung. In Spiralgalaxien bewegen sich die Sterne in einer Scheibe auf relativ geordneten Kreisbahen, die Abweichungen von der mittleren Durchschnittsgeschwindigkeit sind daher niedrig. Bei elliptischen Galaxien ist die Bewegung chaotischer, was zu einer breiteren Verteilung von Geschwindigkeiten führt.

Neben seiner genauen Auflösung hat Virus-W ein sehr großes Sichtfeld. Um benachbarte Galaxien zu beobachten, reichen den Forschern deshalb wenige Aufnahmen, mit denen sie den gewünschten Abschnitt erfassen. VIRUS-W wird nun Daten von nahen Galaxien für das Projekt VENGA der Texas-University in Austin sammeln. Ab 2012 startet an der Universität dann das HETDEX-Projekt über die großräumige Verteilung von Galaxien. Dafür wird VIRUS-W mit etwa 100 anderen Spektographen zu einem großen Instrument zusammengefasst und mit dem Hobby-Eberly-Teleskop verbunden, das ebenfalls am McDonals Observatorium in Texas beheimatet ist. Später soll VIRUS-W einmal am Wendelstein-Observatorium der Münchner Universitätssternwarte eingesetzt werden - daher der Namenszusatz "W".