Galaxien als Linsen zur Erforschung noch fernerer Galaxien
Das Projekt 3DLENS (3D spectroscopy of lensing cluster fields) nutzte die vor kurzem mit Instrumenten für integrierte Feldspektroskopie am Very Large Telescope vorgenommenen Beobachtungen, um die charakteristischen Eigenschaften von Galaxien mit Linseneffekt zu untersuchen, die durch massiven Galaxiecluster stark vergrößert werden. Eine der Hauptaufgaben war die Korrektur der Vergrößerungseffekte, um die kleinsten physikalischen Maßstäbe in entfernten Galaxien (100 pc bis 1 kpc) pro Raumelement Auflösung zu erreichen. Das Team entwickelte und veröffentlichte neue Algorithmen, um diese Korrekturen durchzuführen sowie Morphologie und Kinematik des Gases in entfernten Linsengalaxien zu messen. Diese Modellierung stützte sich auf die spektroskopische Vermessung mehrerer Bilder aus demselben Linsencluster, was dank des großen Sichtfelds und der Empfindlichkeit des eingesetzten Instruments realisierbar ist, das die vollständige starke Linsenregion des Clusters abdeckt. Die Messungen beweisen, dass es möglich ist, gut geordnete Geschwindigkeitsfelder in derart weit entfernten Galaxien zu messen. Während der Bildung isolierter weniger massiver Galaxien in der Frühzeit des Universums lagerte sich das Gas in scheibenartigen Strukturen an, wenn auch turbulenter als bei den äquivalenten Merkmalen näherer (und damit älterer) Galaxien. Man beobachtete Staub und molekulares Kohlenmonoxidgas (CO), indem man den starken Vergrößerungsbereich von zwei massiven Clustern abdeckte. Damit wurde die Detektion der Staubemissionen in stark vergrößerten, entfernten massearmen Galaxien und eines ausreichend starken Signal-zu-Rausch-Abstands möglich, um die Staubemission in der Ursprungsebene aufzulösen. Zudem konnte das Team den ersten Nachweis eines Staubkontinuums in einer extrem weit entfernten Galaxie erzielen. In Hinsicht auf CO-Gasmessungen gestatteten Einzelteleskop- (Single-Dish) und interferometrische Millimeterbeobachtungen eine Messung der molekularen Linienübergänge in entfernten massearmen Galaxien, wodurch sich ein neuer Parameterraum in Bezug auf im fernen Infrarot leuchtende vergrößerte Galaxien eröffnet. Möglich war das dank der starken, das Projekt unterstützenden Zusammenarbeit, die nachbereitende Beobachtungen derartiger Galaxien in mehreren Wellenlängen gestattete. Man initiierte eine Untersuchung der Kohlenstoffeigenschaften in sehr weit entfernten Galaxien. Eine Pilotstudie hat ergeben, dass massearme Galaxien im Allgemeinen eine ziemlich starke Kohlenstoffemission im ultravioletten Bereich aufweisen, womit die weithin verbreitete Lyman-alpha-Emittermethode um eine neue spektroskopische Untersuchung erweitert wird. So ist der erste Kohlenstoffnachweis in einer extrem weit entfernten Galaxie vorgenommen worden.
Schlüsselbegriffe
Galaxien, 3DLENS, Linsencluster, Very Large Telescope, Galaxien mit Linseneffekt
