Interview mit Natascha Förster Schreiber: “SINS in Heaven” oder die Evolution der Galaxien (Oktober 2009)

SINFONI

Der Balzan Preis 2003 für Infrarot-Astronomie hatte einen anhaltenden Einfluss auf die Forschung des Preisträgers Professor Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE) in Deutschland. Denn das Prestige und die finanzielle Unterstützung durch den Balzan Preis verstärkte Professor Genzels weltweite Reputation noch zusätzlich. Herausragende wissenschaftliche Ergebnisse und Entdeckungen, die Professor Genzel in mehreren fundamentalen Artikeln in renommierten Journalen publiziert hat, vertieften unser Verständnis von entscheidenden Mechanismen in der Astrophysik. Die finanzielle Unterstützung durch den Balzan Preis ebnete auch den Weg für die Zuerkennung finanzieller Mittel durch die DIP (Deutsch-Israelische Projektkooperation) der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Jahr 2008 und stimulierte mehrere internationale Kooperationen. Darüber hinaus verwendete Professor Genzel den finanziellen Beitrag des Balzan Preises dazu, in die Zukunft seiner Wissenschaftsdiziplin zu investieren, indem er junge Wissenschafter förderte. Eine davon ist Dr. Natascha Förster Schreiber. Sie wurde zur führenden Wissenschafterin einer SINS (Spectroscopic Imaging survey in the Near-infrared with SINFONI) genannten Studie. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Studie wurden im Jahr 2006 im prestigeträchtigen Journal Nature publiziert und der Artikel ist bereits zu einer Meilensteinpublikation der Astrophysik geworden. Die Internationale Balzan Stiftung sprach mit Dr. Förster Schreiber über ihre Ergebnisse, die Schwierigkeiten und den Einfluss ihrer Forschung:

Welche grundlegende wissenschaftliche Frage beantwortet Ihr Projekt?
Die größte Herausforderung sehen wir darin zu verstehen wie, wann und in welchen Zeitabschnitten sich einzelne massive Galaxien im frühen Universum zusammengefügt haben. Um diese Fragen zu beantworten und die dazu nötigen Informationen zu erhalten, nutzen wir ein am MPE entwickeltes Instrument namens SINFONI. Dieses ist in Chile am Very Large Telescope der ESO (European Southern Observatory) installiert. Unsere soeben abgeschlossene Studie SINS erbrachte überraschende Beobachtungen. Diese deuten an, dass die Ansammlung der Masse von massiven Galaxien eher von schnellen aber kontinuierlichen Verschmelzungen von Gas anstatt von Mega-Fusionen dominiert wurde. Unser Bild davon, wie sich Galaxien von früh an gebildet haben, ändert sich jetzt – was als Paradigmenwechsel angesehen werden könnte; und dazu hat SINS wesentlich beigetragen.


Was sind die besonderen Schwierigkeiten des Projekts?
Also man könnte sagen, dass uns die Atmosphäre der Erde Schwierigkeiten macht. Diese ist nämlich auch während der Nacht um bis zu einer Million Mal heller als die Galaxien, die wir erforschen. Eine andere Schwierigkeit ist die Turbulenz in der Erdatmosphäre. Wie auch immer, das sind technische Herausforderungen. Abseits davon befassen wir uns mit komplexen Daten: SINFONI liefert nicht nur die zwei räumlichen Dimensionen, sondern auch die dritte spektrale Dimension, was uns erlaubt Bewegungen innerhalb der Galaxien zu beobachten. Zudem entwickeln sich die Theorien, die wir zur Interpretation dieser einzigartigen Ergebnisse heranziehen, beinahe so schnell wie Daten vom Teleskop kommen. Viele unserer Ergebnisse sind überraschend und decken vollkommen neue Aspekte von jungen massiven Galaxien im frühen Universum auf. Das ist es, was unsere Arbeit brandaktuell und extrem spannend macht!


Was sind die letzten Neuigkeiten aus Ihrem Projekt?

Unsere Resultate zeigten erstmals überzeugend, dass sehr große und massive rotierende Scheibengalaxien, wie unsere Milchstraße, bereits 3 Milliarden Jahre nach dem Big Bang existiert haben. Die Hauptaussage daraus ist, dass sich diese Galaxien durch sehr schnelle und meist sehr gleichmäßige Verschmelzungsmechanismen geformt haben müssen. Das war eine unerwartete Entdeckung und stellt einen bedeutenden Durchbruch im Fachgebiet der Galaxie-Evolution dar.

Wer arbeitet mit Ihnen und Professor Genzel an diesemProjekt?

Das Kernteam von SINS setzt sich aus etwa 15 Wissenschaftern vom MPE und anderen Institutionen einschließlich der Universität Tel Aviv (Israel), der Universität von Kalifornien, Berkeley (USA) und dem Arcetri-Observatorium, Florenz (Italien) zusammen. Manche Abschnitte des Projekts wurden in Zusammenarbeit mit externen Teams, vor allem aus Italien, Frankreich und der Schweiz, realisiert. Zum Beispiel arbeiten wir in Italien mit Wissenschaftern vom Padova Observatorium und der Bologna Universität zusammen.
Wir kooperieren auch regelmäßig mit mehreren Kollegen des California Institute of Technology (USA), der Harvard Universität (USA), der Hebrew Universität (Israel) und der Universitätssternwarte München (Deutschland).


Können Sie Ihre Arbeit mit jener von Professor Michael Mayor in Beziehung setzen, der 2000 den Balzan Preis für Instrumentarien und Techniken in Astronomie und Astrophysik erhalten hat?

Die Arbeit von Professor Mayor und das SINS Projekt haben gemeinsam, dass beide die von der modernen Messtechnik gebotenen Möglichkeiten nutzen. Diese Messtechniken wurden spezifisch für die Schlüsselfragen der jeweiligen Forschungsfelder entwickelt. Sowohl Professor Mayor als auch SINS sind große wissenschaftliche Durchbrüche gelungen: Professor Mayor entdeckte den ersten extrasolaren Planeten und SINS revolutionierte die Erforschung der Evolution der Galaxie. Dies sind exzellente Beispiele des gewaltigen Zugewinns und wissenschaftlichen Nutzens, die die hochspezialisierte Messtechnik erbringen kann, um das Wissen über das Universum, in dem wir leben, zu erweitern.

Dr. Förster Schreiber wir danken Ihnen für Ihre Zeit und wünschen Ihnen und Ihrem Team das Allerbeste.


Abb. SINFONI: Wasserstoff-(Hα)-Emission der rund elf Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie D3a-15504. Die Farben zeigen, ob sich das ionisierte Gas von uns weg (rot), auf uns zu (blau) oder scheinbar gar nicht bewegt (grün), jeweils im Verhältnis zum gesamten restlichen System. Die Galaxie scheint eine Scheibe wie unsere Milchstraße zu sein, die mit 230 km s-1 um die gelbe Achse im Zentrum des galaktischen Kerns (weißes Kreuz) rotiert.  Diese hoch aufgelösten SINFONI Bilder von D3a-15504 zeigen auch, dass die Sternentstehung in dieser jungen Galaxie in spektakulären lichtstarken und massereichen Komplexen erfolgt und Gas mit hohen Geschwindigkeiten in die Kernregion strömt, um dort einen dichten stellaren "bulge" zu bilden. Mit der Zeit könnte sich dieses System in eine kompakte, massereiche elliptische Galaxie verwandeln.  (Genzel et al. 2006, Nature, 442, 786).
 
 
PR&D
Wien

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