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Pan-STARRS veröffentlicht Katalog mit 3 Milliarden astronomischen Quellen

19.12.2016

Das Pan-STARRS-Projekt, an dem auch Astronomen an den Max-Planck-Instituten für Astronomie in Heidelberg (MPIA) und für extraterrestrische Physik in Garching (MPE) beteiligt sind, veröffentlicht heute die weltweit größte digitale Himmelsdurchmusterung. Der Katalog basiert auf Beobachtungsdaten, die über vier Jahre gesammelt wurden, umfasst mehr als 3/4 des Nachthimmels und liefert nun umfangreiche Informationen über mehr als 3 Milliarden Sterne, Galaxien und andere Quellen.

"Die Pan-STARRS Himmelsdurchmusterungen erlauben es nun jedem, auf Millionen von Bildern zuzugreifen, sowie die Datenbank und Kataloge mit Präzisionsmessungen von Milliarden von Sternen und Galaxien zu nutzen", sagt Dr. Ken Chambers, Direktor der Pan-STARRS-Observatorien am Institut für Astronomie der University of Hawai'i.


Diese verkleinerte Ansicht des gesamten Himmels, der vom Pan-STARRS Observatorium auf Hawai'i sichtbar ist, ist das Ergebnis einer halben Million Aufnahmen.

Quelle: Danny Farrow, Pan-STARRS1 Science Consortium und Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik


Das Pan-STARRS1 Observatorium

Quelle: Rob Ratkowski

"Das Pan-STARRS – Teleskop machte Entdeckungen von erdnahen Objekten und Objekten im Kuiper-Gürtel des Sonnensystems, bis hin zu einsamen Planeten zwischen den Sternen; es lieferte dreidimensionale Karten des Staubes in unserer Galaxie und fand neue Sternströme; und es entdeckte neue Arten von explodierenden Sternen und entfernten Quasaren im frühen Universum."

Im Mai 2010 startete das erste „Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System“, kurz: das Pan-STARRS Observatorium, ein 1,8-Meter-Teleskop auf dem Gipfel des Haleakalā auf Maui, eine digitale Himmelsdurchmusterung im sichtbaren und Nah-Infrarotlicht. Dies war die erste Beobachtungskampagne mit dem Ziel, den Himmel sehr schnell wiederholt zu beobachten und so nach sich bewegenden oder sich verändernden Objekten zu suchen. Dazu zählen auch Asteroiden, die möglicherweise die Erde bedrohen könnten. Die Himmelsdurchmusterung nahm etwa vier Jahre in Anspruch, und scannte den Himmel zwölf Mal in fünf Filtern.

Die Daten umfassen 3 Milliarden separate Quellen, darunter Sterne, Galaxien und verschiedene andere Objekte. Der riesige Katalog besteht aus 2 Petabyte an Daten – dies entspricht 40 Millionen Aktenschränken mit jeweils vier-Schubladen eng bedrucktem Text. Alle diese Informationen mussten ordnungsgemäß katalogisiert werden, so dass die Astrophysiker schnell auf die Daten zugreifen und diese nutzen können.

"In den vergangenen drei Jahren haben wir große Anstrengungen unternommen, die Qualität der Daten zu überprüfen und die am besten geeignete Struktur für den Katalog zu definieren", erklärt Dr. Roberto Saglia, der die Pan-STARRS-Beteiligung am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik leitet. "In mehr als 100 Telekonferenzen diskutierten und verbesserten wir Testergebnisse, wie z.B. für die Astrometrie oder Photometrie von ausgewählten Himmelsregionen, die bereits mit anderen Teleskopen beobachtet wurden. Wir überlegten auch, wie wir die einzelnen Beobachtungen am besten kombinieren und die relevanten Informationen für jeden Objekttyp präsentieren können."

"Basierend auf Pan-STARRS sind die Forscher nun in der Lage, Entfernungen, Bewegungen und besondere Merkmale wie den Anteil an Mehrfachobjekten bei allen nahen Sternen, braunen Zwergen und der Überresten von Sternen, wie z.B. weißen Zwergen, zu messen. Das erweitert die Katalogisierung von nahezu allen Sternen in Sonnennähe bis in Entfernungen von etwa 300 Lichtjahren", sagt Prof. Dr. Thomas Henning, Direktor der Abteilung Planeten- und Sternentstehung am MPIA. "Die Pan-STARRS-Daten ermöglichen auch eine wesentlich bessere Charakterisierung der Bildung massearmer Sterne in Sternhaufen. Darüber hinaus sammelten wir etwa 4 Millionen Lichtkurven von Sternen, um Jupiter-ähnliche Planeten in engen Bahnen um kühle Zwergsterne zu finden."

Aber Pan-STARRS erstreckt sich auch auf astronomische Objekte jenseits unserer kosmischen Nachbarschaft.

"Pan-STARRS bildete unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, in einer bislang nicht erreichten Detailfülle ab. Die Studie liefert zum ersten Mal eine tiefe und globale Sicht für einen Großteil der galaktischen Ebene und Scheibe - ein Gebiet, das normalerweise aufgrund der Komplexität der Kartierung dieser dichten und staubigen Regionen bei Durchmusterungen gemieden wird", erklärt Prof. Dr. Hans-Walter Rix, Direktor der Abteilung Galaxien und Kosmologie des MPIA. "Und Pan-STARRS geht weit darüber hinaus: seine einzigartige Kombination aus Himmelsabdeckung, Tiefe der Beobachtungen und verwendeten Farbfiltern erlaubte die Entdeckung der Mehrzahl der am weitesten entfernten Quasare. Dies sind die frühesten Beispiele in unserem Universum dafür, dass sich supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien gebildet haben.“

"Regelmäßig beobachteten wir auch unsere nächste Nachbargalaxie Andromeda (M31) und konnten dort mehrere Mikrolinsenereignisse sowie viele neue vairable Cepheidensterne nachweisen. Dies erlaubte es uns, die kompakte dunkle Materie in M31 besser einzugrenzen und ihre Entfernung noch genauer zu bestimmen", betont Prof. Dr. Ralf Bender, Direktor am MPE.

Die Veröffentlichung der Daten erfolgt in zwei Schritten: Die heutige Version ist der "Statische Himmel" und liefert den Durchschnitt der einzelnen Beobachtungsepochen. Für jedes Objekt gibt es einen Durchschnittswert für seine Position, seine Helligkeit und seine Farben. Außerdem ist es möglich, ein zusammengesetztes Bild für jede der beobachteten Farben zu erhalten. Für Galaxien gibt es weitere Informationen wie ihre Helligkeit für verschiedene Blendengrößen und Seeing-Bedingungen (Mit Seeing bezeichnen die Astrononen die durch Turbulenzen der Erdatmosphäre bedingten Variationen der Abbildungsschärfe). Im Jahr 2017 wird der zweite Datensatz freigegeben, der diese Informationen für jede einzelne Epoche zur Verfügung stellt und es allen Nutzern ermöglicht, auf die einzelnen Bilder für jede Beobachtungsreihe zuzugreifen. Die vollständige Datenbank enthält Informationen über jeden einzelnen Schnappschuss, den Pan-STARRS von einer bestimmten Region am Himmel aufgenommen hat und wird die gesamten 2 Petabyte an Daten vervollständigen.

"Unser nächster Schritt ist es nun, die Rotverschiebungen - also Entfernungen - von Galaxien und anderen kosmologischen Objekten zu messen", erklärt Saglia. "Wir benötigen diese Informationen, um die Verteilung der Galaxien in allen drei Dimensionen zu analysieren. Aus dieser Struktur können wir dann die Geometrie des Universums ableiten und unser kosmologisches Standardmodell weiter präzisieren. Mit den Daten der einzelnen Epochen können wir außerdem die Variabilität in weit entfernten, aktiven Galaxien untersuchen." Die Informationen zur Rotverschiebung werden dem Pan-STARRS-Katalog ebenfalls hinzugefügt.

Weitere Informationen:
Das Pan-STARRS1-Projekt wurde ermöglicht durch Beiträge des Instituts für Astronomie der Universität von Hawaii, des Pan-STARRS-Projektbüros, der Max-Planck-Gesellschaft und ihrer beteiligten Institute, des Max-Planck-Instituts für Astronomie, Heidelberg, und des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik, Garching, der Johns Hopkins University, der Durham University, der Universität Edinburgh, der Queen's University Belfast, des Harvard-Smithsonian Center für Astrophysik, dem Las Cumbres Observatory, der National Central University of Taiwan, des Space Telescope Science Institute, der NASA unter der Fördernummer NNX08AR22G, herausgegeben durch die Planetary Science Division des NASA Science Mission Directorate, dem NSF Grant No. AST-1238877, der University of Maryland, der Eotvos Lorand University (ELTE), und dem Los Alamos National Laboratory.

Dr. Klaus Jäger | Max-Planck-Institut für Astronomie
Weitere Informationen:
http://www.mpia.de

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