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ZWICKY TRANSIENT FACILITY
Auf der Spur von kurzlebigen Himmelsereignissen
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Humboldt-Universität zu Berlin
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20. November 2017

Das Universum erscheint bei einem flüchtigen Blick nahezu unverändert. Wer allerdings genau hinschaut, wird überall Veränderungen entdecken: Galaxienzentren leuchten auf, Sterne pulsieren und explodieren. Mit der Kamera Zwicky Transient Facility sollen nun Hunderttausende Sterne und Galaxien auf einmal beobachtet und so kurzlebige Himmelsereignisse aufgespürt werden.

First-Light-Bild

Dieses First-Light-Bild wurde am 1. November 2017 mit der neuen Kamera Zwicky Transient Facility aufgenommen, nachdem sie am 1,2-Meter-Samuel-Oschin-Teleskop am Palomar-Observatorium in Kalifornien installiert wurde. Der berühmte Pferdekopfnebel im Sternbild Orion ist gut zu erkennen. Bild: Caltech Optische Observatorien [Großansicht]

Ein Teleskop mit einer extrem hochauflösenden Kamera durchsucht künftig den Kosmos jede Nacht nach Sternexplosionen, aufflammenden Schwarzen Löchern und anderen kurzlebigen, energiereichen Himmelsereignissen. Die Kamera Zwicky Transient Facility (ZTF) kann Hunderttausende Sterne und Galaxien auf einmal beobachten und dadurch besonders schnell den Nachthimmel durchmustern. Das sogenannte First Light fand erfolgreich am 1. November 2017 statt.

An dem Projekt sind mehrere internationale Partner beteiligt: Die Humboldt-Universität zu Berlin und das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) in Deutschland sowie das California Institute of Technology in den USA. Dort steht auch das Teleskop. "Am Nachthimmel ist eine Menge los", sagt ZTF-Chefwissenschaftler Shrinivas Kulkarni, Professor für Astronomie am California Institute of Technology. "Tatsächlich explodiert jede Sekunde irgendwo im Universum eine Supernova. Wir können natürlich nicht alle davon sehen – aber mit der ZTF-Kamera erwarten wir, mehrere zehntausend in der dreijährigen Laufzeit des Projekts zu beobachten."

Kurzlebige Himmelsereignisse wie Sterne, die in einer Supernova explodieren, sind unter anderem deshalb interessant, weil sie als kosmische Teilchenbeschleuniger wirken und zudem die Vermessung der Expansionsgeschichte des Universums erlauben – beides Themen, an denen auch die Astroteilchenphysiker an der Humboldt-Universität forschen. "Das Licht von kosmischen Feuerwerken einzufangen, ermöglicht eine neue Ära der Multi-Messenger-Astronomie, also der Untersuchung astronomischer Objekte mit Licht, Gravitationswellen und Neutrinos", so Marek Kowalski, Professor für experimentelle Astroteilchenphysik und Kosmologie an der Humboldt-Universität sowie leitender Wissenschaftler beim DESY. "Ich bin sehr gespannt auf die ersten ZTF-Beobachtungen der schnell verglimmenden blauen Blitze verschmelzender Neutronensterne oder des längeren Aufflackerns von Supernova-Explosionen massereicher Sterne."

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Sein Kollege Jakob Nordin, ebenfalls Astroteilchenphysiker und für die Kalibration der ZTF-Kamera verantwortlich, ergänzt: "Unsere Milchstraße bewegt sich mit etwa 600 Kilometer pro Sekunde durch den Kosmos, und wir wissen letztlich nicht, warum wir so schnell unterwegs sind. Wir wollen die von der ZTF beobachteten Supernovae dazu verwenden, den Einfluss des Universums auf die Dynamik unser Milchstraße zu verstehen."

Das Beobachtungsprojekt Zwicky Transient Facility wird zur Hälfte von der National Science Foundation der USA finanziert. Die andere Hälfte kommt von verschiedenen Partnern: darunter das Weizmann-Institut in Israel, das Oskar-Klein-Zentrum an der Universität Stockholm, die Universität von Maryland, die Universität von Washington, das DESY und der Humboldt-Universität zu Berlin, das Los Alamos National Laboratory, das TANGO-Konsortium aus Taiwan, die Universität von Wisconsin und das Lawrence Berkeley National Laboratory.

Benannt ist das Beobachtungsprojekt nach dem Astrophysiker Fritz Zwicky, der 1925 zum California Institute of Technology kam und im Laufe seines Lebens insgesamt 120 Supernovae entdeckt hat. Das Teleskop vom Schmidt-Typ hat einen Durchmesser von 1,2 Metern und steht am Palomar-Observatorium. Die neue ZTF-Kamera hat ein besonders großes Blickfeld von 47 Quadratgrad - das ist 247-mal so groß wie der Vollmond am Himmel.

Dank dieses großen Gesichtsfelds, der extrem empfindlichen Kamera und eines schnellen Teleskopmotors wird das Teleskop alle drei Nächte nahezu den gesamte Nachthimmel nach kurzlebigen, veränderlichen Ereignissen absuchen. Jedes Bild, das die Kamera aufnimmt ist 24.000 mal 24.000 Pixel groß. Um solch ein Bild in voller Auflösung darzustellen, müssten 72 Ultra-High-Definition-Monitore aneinander gebaut werden.

Der Entwurf und Bau solch einer Anlage, war eine technische Herausforderung, insbesondere da die Kamera oben in die relativ schmale Teleskopröhre passen muss. Dazu waren verschiedene neue Lösungen nötig. So liegt beispielsweise der Kameraverschluss, der normalerweise direkt vor der Kamera installiert ist, außerhalb des Teleskops und musste daher außergewöhnlich groß gebaut werden. Mit einer Öffnung von 1,2 Metern Durchmesser wurde für das Beobachtungsprojekt der größte je für astronomische Zwecke gebaute Kameraverschluss konstruiert.

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siehe auch
Supernovae: Eine neue Klasse explodierender Sterne - 9. Juni 2011
Links im WWW
Humboldt-Universität zu Berlin
Zwicky Transient Facility
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