ERA-Net_ASTRONET Call 2008_Optimale Auswertung von Submm-Durchmusterungen (TAMASIS)

Die Entstehung und Entwicklung von Sternen und Galaxien bleibt eine der großen Fragen der Astrophysik, hauptsächlich aus dem Grund, dass kosmischer Staub fundamentale Prozesse der Beobachtung mit optischen Teleskopen entzieht. Ein großer Teil des von diesen Prozessen herrührenden Lichts wird vom Staub absorbiert und bei größerer Wellenlänge, hauptsächlich im Submillimeter- (Submm) oder fernen Infrarot-Bereich (Fern-IR) des elektromagnetischen Spektrums, reemittiert. Da das Universum in diesen Wellenlängenbereichen bisher weitestgehend unbeobachtet blieb, liegt der Hauptfokus derzeitiger Fern-IR/Submm-Wissenschaft auf großen Durchmusterungen. Tatsächlich werden neue Instrumente, wie z.B. das Herschel-Space-Observatory (im Folgenden kurz Herschel) hauptsächlich für Durchmusterungen genutzt, sowohl im galaktischen wie extragalaktischen Bereich. Solche Durchmusterungen sind ein essentieller Bestandteil um gegenwärtige Modelle zur Entstehung und Entwicklung von Sternen und Galaxien zu testen. Allerdings standen bisher keine ausreichenden Daten zur Verfügung, sowohl qualitativ wie quantitativ, um größere Fortschritte zu erzielen. Herschel wird diese Situation dramatisch verändern. Um wissenschaftlichen Nutzen aus diesen Durchmusterungen zu ziehen, ist es jedoch notwendig Analyse-Methoden zu entwickeln, die weit über das hinaus gehen, was Beobachtern standardmäßig zur Verfügung steht. Tatsächlich muss detailliertes Wissen von allen instrumentellen Artefakten tiefgründig mit Algorithmen zur Rekonstruktion von Himmelskarten verwoben werden, um die einzigartigen Fähigkeiten von z.B. den Herschel-Detektoren PACS und SPIRE zu nutzen und deren bestmögliche Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Um solche Algorithmen effektivst zu entwickeln schlagen wir hier vor, Datenverarbeitungsexperten, Herschel- Instrumentenspezialisten, sowie Modellierungs- und Analyse-Experten zusammenzubringen. Präzise und realistische Simulationen des Submm-Himmels eröffnen äußerst effektive Möglichkeiten die Analyse-Algorithmen an das spezielle wissenschaftliche Ziel der Durchmusterung anzupassen, sowie klare Testfälle zu liefern um die Vorteile der Kartierungsmethodik auszuloten. Ebenso werden fortgeschrittene Daten-Analyse-Werkzeuge benötigt, die z.B. Daten von verschiedenen Wellenlängenbereichen simultan auswerten können, um die Effizienz der Algorithmen in den kritischen Bereichen, d.h. am instrumentellen Detektionslimit, abzuschätzen.

Die Entstehung und Entwicklung von Sternen und Galaxien bleibt eine der großen Fragen der Astrophysik, hauptsächlich aus dem Grund, dass kosmischer Staub fundamentale Prozesse der Beobachtung mit optischen Teleskopen entzieht. Ein großer Teil des von diesen Prozessen herrührenden Lichts wird vom Staub absorbiert und bei größerer Wellenlänge, hauptsächlich im Submillimeter- (Submm) oder fernen Infrarot-Bereich (Fern-IR) des elektromagnetischen Spektrums, reemittiert.Da das Universum in diesen Wellenlängenbereichen bisher weitestgehend unbeobachtet blieb, liegt der Hauptfokus derzeitiger Fern-IR/Submm-Wissenschaft auf großen Durchmusterungen. Tatsächlich wurden Instrumente, wie z.B. das Herschel-Space-Observatory (im Folgenden kurz Herschel) hauptsächlich für Durchmusterungen genutzt, sowohl im galaktischen wie extragalaktischen Bereich. Solche Durchmusterungen sind ein essentieller Bestandteil um gegenwärtige Modelle zur Entstehung und Entwicklung von Sternen und Galaxien zu testen. TAMASIS brachte Datenverarbeitungsexperten, Herschel Instrumentenexperten, sowie Modellierer und Datenanalyse-Experten zusammen. Genaue und realistische Simulationen des Submillimeter Himmels bieten eine sehr leistungsfähige Methode, um die Algorithmen auf die spezifischen Ziele der Durchmusterungen einzustellen sowie für gute Tests um die Vorzüge der Methoden der Kartenerstellung zu quantifizieren. Der österreichische Teil des Projektes war es, diese Simulationen bereitzustellen. Das Ziel war es, ein realistisches Modell der Galaxienentstehung zu produzieren. Dies geschah in Kombination mit einem Werkzeug welches "Lichtkegel", die im Wesentlichen kegelförmigen Volumina sind, die alle von der Erde aus sichtbaren Galaxien eines Himmelsteils enthalten, berechnet.Die Hauptarbeit war die Umsetzung der Wirkung von Gravitationslinsen, die künstlich das Licht eines Bruchteil der Galaxien steigert und damit wesentlich Zählstatistiken (die gut zu beobachten sind) beeinflusst.?Der größte Teil der Arbeit im österreichischen Teil des Projekts bestand in der Umsetzung des Gravitationslinseneffekts bei der Erstellung von realistischen Pseudo Karten und die tatsächliche Produktion solcher Karten, um die anderen Werkzeuge (die TAMASIS Arbeit, die in Paris und Leiden erledigt wurde) zu testen. Diese Arbeit wurde vollständig abgeschlossen und neben der Bereitstellung von Karten für unsere Partner hat die Umsetzung der Auswirkungen des Gravitationslinseneffekts auch die aktuellen Vorhersagen der Modelle für die Entstehung und Entwicklung von Galaxien mit großem Staubanteil verbessert, insbesondere die Zählstatistiken.