Am Very Large Telescope der ESO am Paranal-Observatorium in Chile haben erfolgreiche Tests von KMOS stattgefunden, einem leistungsfähigen neuen Infrarot-Instrument, das die räumlich aufgelöste Beobachtung von bis zu 24 Himmelsobjekten gleichzeitig ermöglicht. Die resultierenden Informationen über die Struktur der beobachteten Objekte werden entscheidend zu unserem Verständnis des Wachstums und der Entwicklung von Galaxien im frühen Universum beitragen. Dank KMOS können solche Beobachtungen nun viel schneller als bisher durchgeführt werden. Das Instrument wurde von einem Konsortium aus Instituten und Universitäten in Großbritannien und Deutschland in enger Zusammenarbeit mit der ESO gebaut.

Der K-band Multi-Object Spectrograph (KMOS) am ersten Hauptteleskop des Very Large Telescope (VLT) am Paranal-Observatorium der ESO in Chile hat erfolgreich seine ersten Beobachtungen absolviert. Während der vergangenen vier Monate seit August 2012 wurde das 2,5 Tonnen schwere Instrument von Europa nach Chile transportiert, wieder zusammengebaut, getestet und am Teleskop installiert. Die nun durchgeführten Testmessungen stellen den Höhepunkt jahrelanger Planungen und Konstruktionstätigkeiten durch Teams in Großbritannien, Deutschland und bei der ESO dar. Nach X-Shooter (eso0920) ist KMOS das zweite Instrument der zweiten Generation am VLT der ESO.

„KMOS wird die Instrumentierung des VLT um faszinierende neue Fähigkeiten ergänzen. Der erfolgreiche Test zeigt, wie groß das Engagement des gesamten Teams aus Ingenieuren und Wissenschaftlern war. Wir freuen uns bereits auf die wissenschaftlichen Entdeckungen mit KMOS, die sicherlich folgen werden, sobald die Testphase abgeschlossen ist und das Instrument seinen regulären Betrieb aufnimmt," erklärt Ray Sharples (University of Durham, Großbritannien), einer der leitenden Wissenschaftler im KMOS-Projekt.

Für die erfolgreiche Untersuchung der frühen Lebensabschnitte von Galaxien benötigen die Wissenschaftler Dreierlei: Beobachtungen im Infrarotlicht [1], Beobachtungen möglichst vieler Objekte und räumlich aufgelöste Informationen über die Eigenschaften jedes einzelnen Objekts [2]. Während es bisher meist nur möglich war, entweder viele Objekte gleichzeitig oder ein einzelnes räumlich aufgelöst zu beobachten, liefert KMOS nun alles auf einen Schlag. Dauerte früher die detaillierte Untersuchung einer großen Stichprobe von Objekten manchmal Jahre, so erhalten die Astronomen mit KMOS nun durch die gleichzeitige Untersuchung vieler Objekte die gleichen Daten bereits nach einigen Monaten.

Die Roboterarme von KMOS können unabhängig voneinander positioniert werden und so gleichzeitig das Licht von 24 fernen Galaxien oder anderen Objekten einfangen. Jeder Arm platziert eine Matrix von 14 x 14 Pixeln exakt auf dem gewünschten Objekt. Jeder einzelne dieser 196 Pixel empfängt dann das Licht eines spezifischen Teils der untersuchten Galaxie, das anschließend in seine Spektralfarben aufgespalten wird. Diese schwachen Signale werden dann von empfindlichen Infrarotdetektoren registriert. Das außerordentliche komplexe Instrument besitzt insgesamt über eintausend optische Oberflächen, die mit großer Präzision hergestellt und justiert werden mussten [3].

„Ich erinnere mich noch gut, wie besorgt ich vor acht Jahren bei Projektbeginn wegen der Komplexität von KMOS war. Heute aber sehe ich, dass KMOS erfolgreich beobachtet und einfach hervorragend funktioniert", sagt Jeff Pirard, der bei der ESO für das Instrument verantwortlich ist. „Die Zusammenarbeit mit den Wissenschaftlern und Ingenieuren vom KMOS-Team war mir immer eine Freude.“

KMOS wurde von einem Konsortium aus Instituten und in enger Zusammenarbeit mit der ESO entwickelt und gebaut. Zu dem Konsortium gehören: Das Centre for Advanced Instrumentation, Department of Physics, Durham University, Durham (Großbritannien), die Universitätssternwarte München, das UK Astronomy Technology Centre des Science and Technology Facilities Council, Royal Observatory, Edinburgh (Großbritannien), das Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching und das Sub-Department of Astrophysics, University of Oxford (Großbritannien).

„Ich freue mich über die fantastischen Möglichkeiten zur Untersuchung ferner Galaxien, die uns KMOS bietet. Mit der Fähigkeit, 24 Objekte gleichzeitig zu beobachten, werden wir viel größere und bessere Stichproben als je zuvor studieren können. Die Zusammenarbeit zwischen allen Partnerinstituten und der ESO könnte gar nicht besser funktioniert haben. Ich bin allen an der Entwicklung und am Bau von KMOS Beteiligten überaus dankbar", schließt Ralf Bender von der Universitätssternwarte München und dem Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, leitender Wissenschaftler im KMOS-Projekt.

Endnoten

[1] Die Ausdehnung des Universums führt dazu, dass das Licht der Galaxien zu längeren Wellenlängen rotverschoben wird. Das bedeutet, dass ein großer Teil des Lichts ferner Galaxien nicht mehr im sichtbaren, sondern im infraroten Spektralbereich beobachtbar ist. Daher sind Infrarotinstrumente entscheidend zur Untersuchung der Entwicklung von Galaxien.

[2] Diese Technik nennt man Integralfeldspektroskopie. Sie ermöglicht die gleichzeitige Untersuchung verschiedener Teilbereiche eines Objekts. Mit ihrer Hilfe können Astronomen zum Beispiel untersuchen, wie eine Galaxie rotiert, und daraus ihre Masse bestimmen. Ebenso können die chemische Zusammensetzung und noch eine Reihe weiterer Eigenschaften von verschiedenen Teilen der Galaxie untersucht  werden.

3] Ein großer Teil der komplexen Mechanik von KMOS muss bei einer Temperatur von -140°C betrieben werden. Das führt zu großen ingenieurtechnischen Anforderungen.

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Quelle: ESO