Präzise Standorte von mehr als einer Million Galaxien enthüllt

Der Physics of the Accelerating Universe Survey (PAUS), eine internationale Zusammenarbeit von 14 Institutionen, hat eine Himmelsfläche von 50 Quadratgrad abgedeckt, ähnlich etwa 250 Vollmonden.

Mithilfe der speziell entwickelten PAUCam-Kamera am 4,2-Meter-William-Herschel-Teleskop (WHT) auf La Palma, Spanien, konnte die Entfernung von Galaxien mit beispielloser Präzision bestimmt werden. Dazu gehörten Galaxien, die mehr als 10 Milliarden Lichtjahre entfernt waren.

Es gibt zwei Arten von Durchmusterungen entfernter Galaxien: photometrische Durchmusterungen, die hochauflösende Bilder des Himmels aufnehmen und alle astronomischen Objekte erfassen, die hell genug sind, um in diesen Bildern entdeckt zu werden, und spektroskopische Durchmusterungen, die auf eine bekannte Lichtquelle abzielen und diese untersuchen Spektrum, also seine Lichtverteilung über einen breiten Wellenlängenbereich.

Dieser Modus ist hinsichtlich der Anzahl der zu beobachtenden Galaxien und deren Leuchtkraft begrenzt, liefert aber eine Fülle von Informationen über jede Galaxie.

Kooperationsmitglied Professor Benjamin Joachimi von der UCL-Abteilung für Physik und Astronomie erklärte, dass PAUS „die Vorteile photometrischer und spektroskopischer Untersuchungen vereint“.

Er sagte: „Wir machen zwar Bilder und erfassen damit alle sichtbaren Objekte am Himmel, tun dies jedoch, indem wir Filter mit schmalen Wellenlängen an der Kamera anbringen, sodass wir wissen, dass das Licht, das wir sammeln, aus einem bestimmten Teil des Spektrums stammt. Durch die Verwendung von 40 solchen.“ Mithilfe von Filtern können wir eine niedrigaufgelöste Version des Spektrums der Galaxie rekonstruieren.

„Die Durchmusterung wird es uns ermöglichen, zu erforschen, wie Galaxien mit ihrer Umgebung, die größtenteils aus dunkler Materie besteht, in Verbindung stehen, und zu verstehen, wie weit Galaxien eines bestimmten Typs und einer bestimmten Helligkeit entfernt sind, was uns dabei hilft, mit Durchmusterungen, bei denen dies nicht der Fall ist, genauere wissenschaftliche Untersuchungen durchzuführen diese Informationen haben.“

Der neue Katalog wird es Astronomen ermöglichen, genauere Karten zu erstellen, um zu verstehen, wie sich Strukturen im Universum bilden, und um die Expansion des Universums unter dem Einfluss dunkler Materie und dunkler Energie zu untersuchen.

Es wird angenommen, dass dunkle Energie etwa 70 % des Universums ausmacht und für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist, doch ihre Natur bleibt ein Rätsel.

Die Zusammenarbeit wurde vom Institut für Weltraumwissenschaften (ICE-CSIC) geleitet und vom spanischen Ministerium für Wissenschaft, Innovation und Universitäten unterstützt. Die Daten wurden in 200 Nächten zwischen 2015 und 2019 gesammelt. Der Katalog ist auf der Website verfügbar PAUS-Website und die CosmoHub Webportal.

Professor Enrique Gaztañaga, Direktor der PAU-Vermessung an der Universität von Portsmouth, ICE-CSIC und dem Institut für Weltraumstudien Kataloniens (IEEC), sagte: „Die PAU-Vermessung bietet einen bahnbrechenden Ansatz zur Erstellung kosmischer Karten, der durch die Entwurf und Entwicklung eines neuartigen Instruments und einer speziellen Umfrage zum Sammeln und Analysieren von Daten auf noch nie dagewesene Weise. Es war ein Privileg, mit einer so talentierten und zuverlässigen Gruppe zusammenzuarbeiten.

Die Katalogveröffentlichung wird in zwei Artikeln ausführlich beschrieben. Eine davon befasste sich mit der Kalibrierung der PAUS-Daten veröffentlicht im Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. Der andere Beitrag zur Entfernungsmessung wurde von zur Veröffentlichung angenommen MNRAS und ist verfügbar auf der arXiv Preprint-Server.

David Navarro-Gironés, Ph.D. Student am ICE-CSIC und Erstautor des arXiv Papier, sagte: „Der große Vorteil von PAUS ist, dass es …[allows] für hochgenaue Distanzmessungen. Dieses Maß an Präzision ist entscheidend für die Erforschung der Struktur des Universums, für die wiederum Daten einer großen Anzahl von Galaxien erforderlich sind.

Neun Jahre nach seinem ersten Licht im Jahr 2015 ist PAUS in der Lage, die Entfernungen zahlreicher entfernter Galaxien mit einer relativen Genauigkeit von 0,3 % zu messen. Das Team nutzt diese Daten derzeit, um die Kalibrierung bestehender kosmologischer Untersuchungen zu verbessern.

Beispielsweise werden PAUS-Daten verwendet, um schwache Linsenanalysen und Simulationen für Missionen mit dunkler Energie zu verbessern, wie z. B. die Euklid-Mission der Europäischen Weltraumorganisation, deren riesige optische Kamera von einem internationalen Team unter der Leitung von UCL-Forschern gebaut wurde, und die Legacy Survey des Rubin Observatory Raum und Zeit (LSST).