Bericht “Café & Cosmos” (Verfasser Dr. Karl März)

Der Physiker Dr. Maximilian Fabricius vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik erläuterte heute, Donnerstag, 19.09.13, HETDEX, das Hobby Eberley Telescope Dark Energy Experiment, im Café und Kosmos. Durch das Messen des mittleren Abstandes zwischen den weit entfernten Galaxien lässt sich die räumliche Verteilung bestimmen und untersuchen, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Auch der Einfluss der dunklen Energie, der Ursache dieser Ausdehnung, soll damit über das Messen der Geschwindigkeit und der Dichte der Materie in großer Entfernung weiter geklärt werden. Die Hubble-Konstante, für die gegenwärtig der Wert 73 km/Mparsec genannt wird, soll dabei präzisiert werden, auch eine Bestätigung des Alters des Universums und der Raumkrümmung wird erwartet. Es wird angenommen, dass die Beschleunigung der Expansion des Universums in der Hälfte des jetzigen Weltalters begonnen hat. Diese Beschleunigung ist durch weniger weit entfernte Supernova-Emissionen entdeckt worden (Nobelpreis für Physik 2011). Eine der allgemeinen Expansion entgegengesetzte Annähnerung, etwa unserer Milchstraße und der Andromeda-Galaxie, sind bei der allgemeinen Expansion nur lokale Nebeneffekte. Heutzutage entstehen keine neuen Galaxien mehr; durch die Ausdehnung nimmt die Dichte des Universums ab.

HETDEX wird am Teleskop des McDonald Observatoriums in Texas (sobald der gegenwärtige Umbau des 9200 cm-Spiegels abgeschlossen sein wird) nach weit entfernten Lyman-alpha-Galaxien suchen, die sich wegen ihrer speziellen Strahlung (Linien ursprünglich, vor dem Doppler-Effekt im UV) auch noch über große Entfernungen beobachten lassen. Mit wachsender Entfernung werden die Objekte sehr rasch dunkler: die Anforderungen an die Messeinrichtugen (Spektrometer) sind sehr hoch. Besonders ein Rausch-Hintergrund, zu dem neben anderen Quellen auch die 3.2K-Hintergrundstrahlung beiträgt, begrenzt die Messungen. Doch scheint die Anisotropie dieser Hintergrundstrahlung auch gewisse Rückschlüsse auf die Verteilung weit entfernter Galaxien zu ermöglichen.

Die Lyman-alpha-Galaxien sind dadurch gekennzeichnet, dass in ihnen zahlreiche neue Sterne entstehen. Dabei wird eine intensive Spektrallinie im Ultravioletten ausgestrahlt, die durch den Dopplereffekt ins Sichtbare verschoben wird, soweit, dass sie auch am Erdboden noch gemessen werden kann (ultraviolettes Licht könnte die Atmosphäre nicht passieren).

Am HETDEX-Teleskop sind 150 Spektrographen montiert (im Primärfokus), die einen Himmelsbereich von 420 Quadratgrad gleichzeitig vermessen. Der sphärische 9200 cm Spiegel ist aus 96 Teilspiegeln zusammengesetzt und nur azimutal drehbar. Das Teleskop steht im McDonald-Observatorium auf dem Mount Folkes in Texas, USA (in geographischer Breite von ca. 30° N). Nach Abschluss des Umbaus wird damit gerechet, dass damit etwa 8000 Lyman-alpha-Galaxien vermessen werden können. Die Winkelauflösung liegt bei 1″, die spektrale Auflösung bei 800 Farb-Kanälen. Zum Ausgleich sphärischer Fehler des Spiegels gibt es Zusatzoptiken im Primärfokus. Damit wird drei Jahre lang beobachtet in all der Zeit von dunklen Nächten (Nächten ohne Mond am Himmel).