MOSAIC: Startschuss für neuen Spektrographen der ESO

Der neue Multiobjekt-Spektrograph MOSAIC der Europäischen Südsternwarte ESO soll künftig durch seine Messungen viele Gebiete der Astrophysik revolutionieren – von Extrasolaren Planeten und Sternen bis zum Rand unserer Milchstraße, über die Welt der Galaxien mit ihren supermassiven Schwarzen Löchern bis zu den allerersten Strukturen nach dem Urknall. In voraussichtlich zehn Jahren wird das künftige "Zugpferd" am Riesenteleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope) eingesetzt werden. Der Astrophysiker Bodo Ziegler von der Universität Wien wird dieses Hochleistungsinstrument nutzen, um die ersten Objekte im Universum zu studieren und die physikalischen Eigenschaften der Galaxien über kosmologische Epochen hinweg zu messen. Der Kooperationsvertrag wird am Freitag zwischen ESO und dem MOSAIC-Konsortium in Paris unterzeichnet.

ESO und das MOSAIC-Konsortium unterzeichnen beim Kick-off Meeting am Pariser Observatorium den Vertrag zur Phase-A-Studie zur Errichtung des MOSAIC-Multiobjekt-Spektrographen. Während der sogenannten "Phase A" werden detaillierte Baupläne für die Konstruktion erstellt – dabei müssen vielfältige Aspekte (z.B. Adaptive Optik) der technischen Spezifikationen zur Erreichung der hoch gesteckten wissenschaftlichen Ziele berücksichtigt werden. Danach wird eine Strategie für die Bauphase ("Phase B") und die anschließende Integration in das Großteleskop entwickelt. In der gesamten Zeit werden die astronomischen Anwendungen erarbeitet, wobei die geplanten wissenschaftlichen Projekte durch realitätsgetreue Simulationen erprobt werden.

Spektrographen sind die am meisten genutzten Instrumente in der Astrophysik. Auch MOSAIC wird alle Disziplinen der Astronomie bedienen, mit Hilfe von 200 einzelnen Spalten und 10 weiteren 3D-IFUs (Integral Field Units, die Objekte räumlich auflösen können) bis zu 200 leuchtschwache Objekte gleichzeitig im Blickfeld spektroskopieren, und damit das Licht in seine einzelnen Energiekomponenten zerlegen.

Mit seinen Messungen wird MOSAIC neue Erkenntnisse liefern, die wichtige Fragen der modernen Astrophysik beantworten werden. Dies betrifft etwa die Bereiche Extrasolare Planeten, Chemie der Sterne, unser galaktisches Zentrum mit seinem Schwarzen Loch, Entstehung und Entwicklung der Galaxien und deren großräumige Struktur sowie die Verteilung der Materie im Universum und die Natur der Dunklen Materie und Dunklen Energie.

Bodo Ziegler vom Institut für Astropyhsik der Universität Wien plant die allerersten Objekte im Detail zu untersuchen. Schon heute ist bekannt, dass die ersten Sterne in der für KosmologInnen kurzen Zeit von 400 Millionen Jahren nach dem Urknall zu leuchten begannen. "Wir haben viele Fragen: Wie konnten sie entstehen, warum gruppieren sie sich zu Galaxien, wie setzen sie sich chemisch zusammen oder warum wachsen Strukturen zu immer größeren Galaxien zusammen", erläutert Ziegler. Antworten auf diese fundamentalen Fragen will der Astrophysiker mit Hilfe der Messungen der MOSAIC-Faserspektren finden.

Für ein anderes größeres Projekt möchte Ziegler mit MOSAIC räumlich aufgelöste Spektren von Galaxien gewinnen, die in acht bis zwölf Milliarden Lichtjahren Entfernung liegen; einer kosmologischen Epoche, in der im Universum die meisten Sterne und Quasare entstanden sind. Die Beobachtungsdaten sollen wichtige physikalische Parameter der Galaxien messen, aus denen physikalische und chemische Prozesse dieser Galaxien abgeleitet werden. Nur mithilfe dieser Spektroskopie können die AstrophysikerInnen u.a. Sternentstehungsraten, chemische Zusammensetzung, Kinematik (Bewegungen) der Sternpopulationen und dynamisches Gravitationspotential (inklusive Dunkler Materie) dieser extrem leuchtschwachen und kleinen Galaxien mit hoher Genauigkeit messen.

MOSAIC ist eines von insgesamt drei wissenschaftlichen Instrumenten des E-ELT mit österreichischer Beteiligung. Joao Alves und Manuel Güdel, ebenfalls vom Institut für Astrophysik an der Universität Wien, sind jeweils österreichische Projektleiter: Alves für die MICADO-Kamera bzw. Güdel für das Infrarot-Instrument METIS. 

Das MOSAIC-Konsortium besteht aus WissenschafterInnen und TechnikerInnen aus den fünf wichtigsten Geldgeber-Ländern Frankreich, Vereinigtes Königreich, Niederlande, Deutschland und  Brasilien, sowie assoziierten Partnern in Österreich, Finnland, Italien, Portugal, Spanien und Schweden.

Mehr zu MOSAIC: http://mosaic.obspm.fr