Der WEAVE-Spektrograph beginnt mit der Untersuchung der Entstehung und Entwicklung von Galaxien

Mehr als 500 Astronomen aus ganz Europa, darunter Mitglieder der katalanischen Universitäten und Forschungszentren – der UPC und des ICCUB – haben für den WEAVE-Spektrographen, ein leistungsstarkes Instrument, das kürzlich am Observatorium der Kanarischen Inseln installiert wurde, einen insgesamt fünfjährigen Betrieb entworfen und geplant .

In Kombination mit Gaias Messungen ermöglicht es die Untersuchung einer breiten Palette von Fällen in der Sternen- und Galaxienforschung. Die ersten Beobachtungen zeigen beispiellose Aspekte der Kollision zwischen den Galaxien im Herzen von Stephans Quintett, 280 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Die Isaac Newton Group of Telescopes (ING) und das WEAVE-Instrumententeam haben Erstlichtbeobachtungen mit dem WEAVE-Spektrographen präsentiert. Es handelt sich um einen leistungsstarken Multifaser-Spektrographen der neuen Generation im William Herschel Telescope (WHT) am Roque de los Muchachos Observatorium (La Palma, Kanarische Inseln), das kürzlich gestartet wurde und bereits qualitativ hochwertige Daten generiert.

Astronomen aus ganz Europa haben acht Durchmusterungen zur Beobachtung mit WEAVE geplant, darunter Studien zur Sternentwicklung, zur Milchstraße, zur Galaxienentwicklung und zur Kosmologie. Zusammen mit dem Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation wird WEAVE verwendet, um Spektren von mehreren Millionen Sternen in der Scheibe und im Halo unserer Galaxie zu erhalten und damit Archäologie der Milchstraße zu betreiben.

Nahe und ferne Galaxien werden untersucht, um mehr über ihre Entstehungsgeschichte zu erfahren. Quasare werden als Leuchtfeuer verwendet, um die räumliche Verteilung und Wechselwirkung von Gas und Galaxien zu kartieren, als das Universum nur etwa 20 % des heutigen Alters betrug.

First-Light-Beobachtungen: Stephans Quintett-Galaxien

WEAVE zielte auf NGC 7318a und NGC 7318b, zwei Galaxien im Zentrum von Stephans Quintett. Seine Galaxien, von denen vier 280 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt sind, kollidieren miteinander und bieten ein hervorragendes Nahlabor, um die Folgen von Galaxienkollisionen und ihre anschließende Entwicklung zu untersuchen.

Die First-Light-Beobachtungen wurden mit dem sogenannten Large Integral Field Unit (LIFU) Faserarray durchgeführt, einem der drei Fasersysteme von WEAVE. Beim LIFU übertragen 547 sehr kompakte Lichtleitfasern Licht aus einem sechseckigen Bereich des Himmels zum Spektrographen, wo es analysiert und aufgezeichnet wird.

Das LIFU von WEAVE hat eine große Anzahl von Einzelspektren der beiden zentralen Galaxien von Stephans Quintett und ihrer Umgebung gemessen und dabei die Intensität der Farben ihres Lichts vom Ultraviolett bis zum nahen Infrarot untersucht. Neben anderen Informationen enthüllen diese Spektren wesentliche Details zur Untersuchung von Kollisionsprozessen, wie etwa die Bewegung und Verteilung von Sternen und Gas sowie deren chemische Zusammensetzung. Aus diesen Daten können wir lernen, wie Galaxienkollisionen die anderen Galaxien in der Gruppe verändern.

ING-Direktor Marc Balcells erklärt, dass ihr Ziel darin besteht, „ein einzigartiges Instrument zu installieren, das es uns ermöglicht, hochmoderne astronomische Forschung durchzuführen. Es war fantastisch, finanzielle Unterstützung von den nationalen Forschungsagenturen der drei ING-Partnerländer (Großbritannien, Spanien und die Niederlande) und Beiträge aus anderen Nicht-ING-Ländern (Frankreich und Italien).“

„Wir freuen uns zu zeigen, dass der LIFU-Teil von WEAVE nicht nur funktioniert, sondern qualitativ hochwertige Daten produziert. Die ING-Teleskope werden auch in den kommenden Jahren Ergebnisse von hoher wissenschaftlicher Bedeutung liefern. Wir freuen uns darauf, bald das erste Licht bekannt zu geben Ereignisse für die anderen Beobachtungsmodi, die sich derzeit in der letzten Kalibrierungsphase befinden.“

WEAVE, ein Spektrograph der neuen Generation

Der WEAVE-Spektrograph verwendet optische Fasern, um Licht von Himmelsobjekten zu sammeln und an einen Spektrographen zu übertragen, der das Licht nach seinen verschiedenen Wellenlängen trennt. Es kann mit zwei verschiedenen spektralen Auflösungen arbeiten, die zur Messung der Geschwindigkeit von Objekten im Sichtfeld (unter Ausnutzung des Doppler-Effekts) und zur Bestimmung ihrer chemischen Zusammensetzung verwendet werden.

Die Vielseitigkeit von WEAVE ist eine seiner Hauptstärken. Während der LIFU-Modus Hunderte von Fasern in einer kompakten Verteilung enthält, was für die Abbildung ausgedehnter Bereiche des Himmels unerlässlich ist, können im MOS-Modus etwa tausend einzelne Fasern (von zwei Robotern) platziert werden, um gleichzeitig Licht von Sternen, Galaxien oder Quasaren zu sammeln. In den ersten fünf Betriebsjahren sollen Spektren von Millionen einzelner Sterne und Galaxien aufgenommen werden, ein Ziel, das dank der Fähigkeit des Spektrographen, so viele Körper auf einmal zu beobachten, erreicht werden kann.

Katalanischer Beitrag zum Spektrographen

An dem Projekt sind Wissenschaftler des Instituts für Kosmoswissenschaften der Universität Barcelona (ICCUB) und der Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC) beteiligt. Das Institute of Space Studies of Catalonia (IEEC) nimmt mit Forschern des ICCUB und der UPC-Einheiten teil.

Seit Beginn des Projekts haben diese katalanischen Institutionen an der Definition seiner wissenschaftlichen Ziele und der Auswahl der zu beobachtenden Objekte – von Sternen in verschiedenen Evolutionsstadien bis hin zu Sternhaufen – sowie der Beprobung von Quasaren gearbeitet, die extrem hell und hell sind sehr weit entfernte Galaxien mit aktivem Kern.

Konkret sind zwei ICCUB-IEEC-Forscher, Maria Monguió und Mercè Romero-Gómez, und UPC-Forscher Roberto Raddi von der Fakultät für Physik, der Professor an der Castelldefels School of Telecommunications and Aerospace Engineering (EETAC) ist, Mitglieder der Internationalen Arbeitsgruppen zu jungen Sternen, galaktischer Archäologie und Weißen Zwergen bilden das Wissenschaftlerteam, das für die Planung der Beobachtungen verantwortlich ist.

Teresa Antoja und Ignasi Pérez-Ràfols, ebenfalls vom ICCUB-IEEC, leiten gemeinsam die Forschungsteams, die für galaktische Scheibendynamik bzw. Quasare verantwortlich sind.

Roberto Raddi kommentiert den Beitrag der UPC wie folgt: „Unser Team wird zur Untersuchung von etwa 100.000 Weißen Zwergen beitragen, die zuvor von Gaia beobachtet wurden, und die Geheimnisse hinter den letzten Evolutionsstadien sonnenähnlicher Sterne aufdecken, einschließlich des Schicksals von ihre Planetensysteme und die Mechanismen, die zu Supernova-Explosionen in Doppelsternsystemen mit Weißen Zwergen führen.“

Maria Monguió vom ICCUB-IEEC erklärt: „Nach jahrelanger Vorbereitung hoffen wir, bald die ersten Spektren von Sternen in der Scheibe unserer Galaxie erhalten zu können. Die Quantität und Qualität der Millionen von Spektren, die wir erwarten Observieren wird es uns unter anderem ermöglichen, Regionen der jüngsten Sternentstehung zu analysieren und zu messen, wie sich Sterne bewegen.Diese Daten, zusammen mit denen der Gaia-Mission, werden es uns ermöglichen, grundlegende Fragen zur Entstehung und Entwicklung der Milch zu beantworten Weg.“

Die Arbeit ist veröffentlicht auf der arXiv Preprint-Server.