Mit dem Large Millimeter Telescope unter Mithilfe des Gravitationslinseneffekts abgebildete ferne Galaxien

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Aufnahme des Large Millimeter Telescope, das für Millimeterwellen größte, aus einer Schüssel bestehende, steuerbare Teleskop der Welt, eigens für astronomische Beobachtungen entwickelt. Astronomen haben am Beginn des Betriebs mit dem LMT die Gas- und Staubeigenschaften von leuchtkräftigen Galaxien in den frühen Stadien des Universums untersucht. Large Millimeter Telescope – Alfonso Serrano


 
In den 1980er zeigten Beobachtungen mit dem Infrared Astronomical Satellite an benachbarten Galaxien und dem Cosmic Background Explorer des Ferninfrarot/Submillimeter-Hintergrunds, daß das Universum etwa so viel Energiedichte bei infraroten und Submillimeter-Wellenlängen abstrahlt wie im optischen und ultravioletten Wellenband. Von wo kommt dies alles her? Ein Durchbruch gelang mit der Entdeckung einer großen Zahl von bei Submillimeter-Wellenlängen sehr heller Quellen in großen kosmischen Entfernungen. Die sogenannten Submillimeter selected Galaxies (SMGs) besitzen um das Hunderte höhere Leuchtkräfte als die Milchstraße und sind zum Teil durch Sternentstehung angetrieben. Die Identifizierung und das Verstehen der Natur dieser Quellen hat sich jedoch als schwierig erwiesen, da sie so weit entfernt und damit in ihrer Winkelausdehnung kleiner sind als die meisten Einzelteleskope auflösen können.
Das Large Millimeter Telescope (LMT) ist das weltweit größte, aus einer Schüssel bestehende steuerbare Teleskop für Millimeterwellen, eigens für astronomische Beobachtungen entwickelt. Auf dem Gipfel des Vulkans Sierra Negra in 4.600 Meter gelegen, ist es ein gemeinsames Projekt von Mexikos und den USA sowie das größte und komplexeste wissenschaftliche Instrument, das in Mexiko gebaut wurde. Ein großes Team, darunter Mark Gurwell und David Wilner vom CfA, nutzte das neue einsatzbereite LMT für eine Reihe erster wissenschaftlicher spektroskopischer Untersuchungen von Submillimeter-Galaxien. Sie suchten ihre Objekte im Herschel-Katalog der im fernen Infrarot leuchtkräftigen Galaxien aus; die Quellen sind ferne leuchtkräftige SMGs, die durch den Gravitationslinseneffekt der im Vordergrund liegenden Galaxiencluster besonders hell erscheinen.
Das Team nutzte das Kohlenmonoxid-Molekül als ihren spektroskopischen Spurensucher. Die Stärke der Linie ermöglichte ihnen, die Menge an Gas abzuschätzen, die sie dann mit der Menge an Staub vergleichen konnten; sie fanden einen ungefähr siebzigfach höheren Gasanteil, was in Übereinstimmung mit den Erwartungen steht. Das Gas ermöglichte ihnen zudem, die Dopplerverschiebung der Galaxien und damit ihre Entfernungen zu bestimmen, etwas, das aus den Bilddaten alleine nicht so treffsicher möglich ist. Die in ihrer wissenschaftlichen Pilotstudie fernste Galaxie stammt aus der Zeit nur eineinhalb Milliarden Jahre nach dem Urknall. Bemerkenswert ist zudem, daß das Team in der Lage war, mit den spektroskopischen Messungen festzustellen, daß sich hinter einem Objekt in Wirklichkeit drei Galaxien bei drei weit auseinanderliegenden kosmischen Entfernungen verbergen und die durch Zufall alle auf einer gemeinsamen Sichtlinie liegen. Die neuen Resultate zeigen die Leistungsfähigkeit dieses neuen astronomischen Teleskops und kennzeichnen den Beginn einer genauen Untersuchung der kosmischen Quellen, die für den Infrarot-Hintergrund verantwortlich sind.
Literatur:
“Early Science with the Large Millimeter Telescope: Observations of Dust Continuum and CO Emission Lines of Cluster-lensed Submillimetre Galaxies at z = 2.0−4.7”
J. A. Zavala, M. S. Yun, I. Aretxaga, D. H. Hughes, G. W. Wilson, J. E. Geach, E. Egami, M. A. Gurwell, D. J. Wilner, Ian Smail, A. W. Blain, S. C. Chapman, K. E. K. Coppin, M. Dessauges-Zavadsky, A. C. Edge, A. Montaña, K. Nakajima, T. D. Rawle, D. Sánchez-Argüelles, A. M. Swinbank, T. M. A. Webb, and M. Zeballos
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 452, 1140–1151 (2015)