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     - Braune Zwerge
     - Galaktische Halos
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     - Entfernte Quasare
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Die ersten Entdeckungen

Die Sloan Digital Sky Survey begann am 8. Juni 1998 mit der Arbeit. Seit dieser Zeit haben SDSS Wissenschaftler hart daran gearbeitet Daten zu analysieren und Schlussfolgerungen zu ziehen. Diese Seite beschreibt sieben der bisher wichtigsten Entdeckungen. Viele weitere Entdeckungen warten immer noch in den Daten.

Die bunten Punkte in der Mitte dises SDSS Bildes zeigen einen Asteroiden an

Asteroiden

Asteroiden sind kleine Objekte aus Gestein oder Metall, die die Sonne umkreisen. Die meisten Asteroiden werden zwischen den Umlaufbahnen des Mars und Jupiters gefunden, etwa 200 bis 400 Millionen Meilen von der Sonne entfernt. Sie umkreisen die Sonne schnell genug und sind nah genug an der Erde dran, um sich während der fünf Minuten, die es braucht um ein Stück des Himmels einzuscannen, zu bewegen. Sehr schnelle Asteroiden erscheinen als bunte Streifen in den SDSS Bildern; langsamere Asteroiden erscheinen als zwei oder drei bunte Punkte, die eng beieinander liegen. Man kann selber in dem Asteroiden Projekt nach Asteroiden suchen.

2001 verwendete ein Team aus SDSS Wissenschaftlern, geleitet von Zeljko Ivezic von Princeton, die darstellende Daten Pipeline, um über 10.000 Asteroiden in den SDSS Daten zu finden. Das Team untersuchte die Helligkeiten der Asteroiden, um etwas über ihre Größe zu erfahren, und die Farbe der Asteroiden, um ihre Zusammensetzung zu durchschauen. Das Team folgerte zwei wichtige Feststellungen aus ihren Untersuchungen.

Erst einmal zogen sie die Schlussfolgerung, das der Asteroidengürtel wahrscheinlich ungefähr 500.000 Asteroiden enthält - nur 25% von dem, was Astronomen eigentlich angenommen hatten. Zum zweiten bestärkten die SDSS Wissenschaftler die ursprüngliche Annahme, dass der Asteroidengürtel tatsächlich aus zwei Gürteln besteht: einen inneren Gürtel aus Gesteins-Asteroiden und einen äußeren Gürtel aus Eis-Asteroiden. Die Wissenschaftler zeigten, dass man Asteroiden nur aufgrund ihrer Farbe in diese zwei Gürtel einordnen kann, ein Vorgang, der eindeutig schneller ist, als andere Methoden. Die SDSS wird weiterhin eine reichhaltige Quelle für Wissenschaftler sein - das SDSS Team schätzt, dass die Durchmusterung letztendlich 100.000 Asteroiden entdecken wird!

Braune Zwerge

Braune Zwerge sind fehlende Verknüpfungen in der Geschichte des Universums: Objekte, die zu groß sind, um Planeten zu sein, aber zu klein, um Sterne zu sein. Seit vierzig Jahren wussten die Wissenschaftler, dass es sie geben muss, doch da sie kein Licht aus Kernreaktionen emittieren, sind sie sehr dunkel und schwer zu sehen.

Braune Zwerge gibt es in zwei Typen. Zwerge der Klasse L sind 50 bis 80 mal so schwer wie der Jupiter, während Zwerge der Klasse T 20 bis 50 mal so schwer sind wie der Jupiter. Zwerge der Klasse T sind kühler und undeutlicher als Zwerge der Klasse L. Zu der Zeit, als die SDSS 1998 mit der Arbeit begann, hatten zehn Jahre des Suchens bloß eine handvoll brauner Zwerge der Klasse L ergeben und bloß einen einzigen braunen Zwerg der Klasse T.

Aber 1999 fanden die SDSS Astronomen Xiaohui Fan und Michael Strauss von Princeton ein undeutliches rotes Objekt in den SDSS Daten. Als sie sich dessen Spektrum ansahen, entdeckten sie eine Linie für Methan - ein deutliches Signal für Zwerge der Klasse T. Zwei Wochen später fanden Zlatan Tsvetanov und Wei Zheng von der Johns Hopkins Universität, einen anderen Zwerg der Klasse T in den SDSS Daten. Astronomen untersuchen nun beide Objekte sehr genau - denn obwohl Wissenschaftler mit Sicherheit wissen, dass braune Zwerge existieren, können sie immer noch sehr wenig über sie sagen.

Die weiße Linie zeigt die beiden braunen Zwerge der Klasse T, die von SDSS Wissenschaftlern entdeckt wurden - der zweite und dritte dieser Sorte, die jemals entdeckt wurden

Galaktische Halos

Alle Galaxien, eingeschlossen unserer eigenen Milchstraße, haben dünne sphärische "Halos" aus Sternen, die sie umgeben. Astronomen haben zwei Theorien darüber, wo diese Halos herkommen. Entweder bildete sich der Halo zuerst, und die Galaxie verdichtete sich aus ihm heraus, oder der Halo bildete sich später, aus kleineren Galaxien, die in die Hauptgalaxie stießen.

Ein Ausschnitt aus dem galaktischen Halo der Milchstraße, von der SDSS betrachtet

Die SDSS Astronomen haben versucht sich zwischen den beiden Theorien zu entscheiden. Ein Team, geleitet von Heidi Newberg von dem Rensselaer Polythechnic Institut und Brian Yanny von Fermilab, hat sorgfältig eine Karte von einem großen Teil des Halos der Milchstraße angefertigt. Sie fanden fünf Bereiche, wo das Halo ungewöhnlich dicht war.

Sie fertigten ein H-R Diagramm von den Sternen in diesen dichten Bereichen an - Graphen, die anzeigen, wie hell verschiedene Sorten von Sternen scheinen (man kann seine eigenen Diagramme in dem H-R Diagramm Projekt machen). Das Diagramm sah genauso aus, wie das Diagramm einer kleinen Galaxie, namens Sagittarius Zwerggalaxie, welche die Milchstraße umkreist. Diese Entdeckung zeigt an, dass die Sterne in diesen fünf dichten Gebieten des Halos der Milchstraße, aus der Sagittarius Zwerggalaxie durch die Gravitation der Milchstraße herausgezogen wurden. Diese Gebiete untermauern die Idee, dass galaktische Halos sich mit der Zeit entwickelt haben, als kleinere Galaxien mit größeren zusammen gestoßen sind.

Dunkle Materie

Seit ungefähr 25 Jahren wissen Astronomen, dass das was wir sehen nicht alles ist, was existiert. In der Mitte der 70er Jahre untersuchte die Astronomin Vera Rubin am Cernegie Institut in Washington, die Rotation von Galaxien und stellte fest, dass sie viel mehr Materie enthalten müssen, als wir sehen können. Weitere Untersuchungen ergaben, dass etwa 90% der Materie im Universum kein Licht emittiert - und somit "dunkle Materie" ist. Obwohl die Wissenschaftler nun wussten, dass dunkle Materie existieren musste, wussten sie immer noch nicht was es war, oder wo es sich versteckte.

Diese nahe Galaxie (NGC 6070) krümmt das Licht von den entfernten Galaxien hinter ihr.

1999 legte es ein Team aus SDSS Astronomen, geleitet von Phillippe Fischer und Timothy McKay von der University of Michigan, darauf an, dunkle Materie in nahegelegenen Galaxien zu finden. Sie verwendeten eine Technik, die "Ablenkung durch Gravitationslinsen" heißt und von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt wird. Massive Objekte, wie Galaxien, krümmen die Lichtstrahlen, die nahe an ihnen vorüber ziehen, genau wie es eine Glaslinse tut. Wenn man also eine entfernte Galaxie hinter einer nahen Galaxie betrachtet, wird das Licht von der entfernten Galaxie gekrümmt sein und sie wird verwischt aussehen. Jedoch ist der Betrag des Verwischens sehr klein, weniger als 1% der Galaxiebreite. Da Galaxien sowieso schon verschwommen aussehen, fällt es den Astronomen sehr schwer zu sagen, wie viel des Verschmierten der Ablenkung durch Gravitationslinsen durch die benachbarte Galaxie, zuzuschreiben ist.

Fischer und McKay summierten die verschmierten Bilder der entfernten Galaxien zu den über 30.000 benachbarten Galaxien, und vermuteten dabei, dass die zufällige Streuung der Galaxieform sich gegenseitig aufheben würde, doch das Ergebnis der Ablenkung durch Gravitationslinsen addierte sie auf. Dann benutzten sie ein Computerprogramm, um herauszufinden, was für eine Massenverteilung in den benachbarten Galaxien erforderlich war, um solch eine beobachtete Ablenkung zu erzeugen.

Sie entdeckten, dass die Galaxien doppelt so groß waren, wie bisher alle gedacht hatten. In der Tat erstreckt sich die dunkle Materie der Milchstraße so weit, dass sie wahrscheinlich die schwarze Materie der Andromeda Galaxie berührt, die 2 Millionen Lichtjahre (18.921.600.000.000.000.000 Kilometer) entfernt ist!

Nun wissen die Astronomen also, dass ein großer Teil der dunklen Materie des Universums einen Teil von Galaxien, wie unserer eigenen ausmacht. Aber sie wissen immer noch nicht, was dunkle Materie ist.

Entfernte Quasare

Das am weitesten entfernte Objekt, das jemals gesehen wurde, ist der undeutliche rote Punkt in der Mitte dieses Bildes.

Quasare, das sind Galaxien mit sehr aktiven Kernen, sind die am weitesten entfernten Objekte im Universum. Ein normaler Quasar hat die Größe unseres Solarsystems, aber erzeugt so viel Energie, wie eine gesamte Galaxie. Weil Quasare so hell sind, können wir sie auf der Erde sehen, obwohl sie sehr weit weg sind.

Weil das Licht sich mit einer endlichen Geschwindigkeit von etwa 300.000 Kilometer pro Sekunde bewegt, braucht es eine lange Zeit um von dem Quasar zu uns zu kommen. Wegen dieser Zeitverzögerung sehen wir einen Quasar wie er vor Milliarden von Jahren ausgesehen hat. Deshalb kann uns die Erforschung von Quasaren viele Sachen über das frühe Universum sagen.

Die SDSS wurde eigens dafür gegründet um Quasare zu finden. Tatsächlich hat die SDSS seit 1998 26 der 30 am weitesten entfernten Quasare entdeckt, die jemals gesehen wurden. 2000 fand ein Team aus SDSS Wissenschaftlern den bisher entferntesten Quasaren - ein Quasar, der schon damals Licht emittierte, als das Universum weniger als ein Zehntel seines jetzigen Alters besaß. Bis zum Ende der Durchmusterung erwarten SDSS Astronomen 100.000 Quasare zu finden - zehn mal so viele, wie vor der Durchmusterung bekannt waren.

Das Gunn-Peterson Tief

Sobald Astronomen entfernte Quasare gefunden hatten, begannen sie über Methoden nachzudenken, wie man sie dazu verwenden konnte, um das frühe Universum zu verstehen. 1965 sagten Jim Gunn (der immer noch für die SDSS arbeitet) und Bruce Peterson von Caltech voraus, dass entfernte Quasare einen Beweis für das Ende des finsteren kosmischen Mittelalters, darstellten. Aber bis vor kurzem hat niemand ein Objekt gesehen, dass entfernt genug war, um ihre Vorhersage zu unterstützen.

Über einer Million Jahre nach dem Urknall war das Universum voll von einem dichten Gas aus Wasserstoffatomen. Diese absorbieren stark ultraviolettes Licht, weswegen jeder Lichtstrahl, der durch das frühe Universum wanderte, schnell von einem Wasserstoffatom absorbiert wurde. Das Universum war dunkel. Mit der Zeit wurde das Gas zusammen gedrückt um die ersten Sterne zu bilden, die anfingen Licht zu emittieren - aber dieses Licht wurde zu schnell absorbiert. Schließlich wurden die Sterne hell genug, so dass ihr Licht genug Energie hatte, um die Wasserstoffatome in Protonen und Elektronen aufzuspalten. Nachdem dies geschehen war, konnte sich das Licht frei durch das Universum bewegen. Das finstere kosmische Mittelalter war vorüber.

Gunn und Peterson realisierten, dass selbst eine kleine Anzahl von verbliebenen Wasserstoffatomen - so wenig wie ein übrig gebliebenes Atom für jede 100.000, die aufgespaltet wurden - eine genügend große Wirkung haben sollte, um in dem Spektrum eines entfernten Objektes wahrgenommen zu werden. Gunn und Peterson meinten, dass Astronomen ein "Tief" in dem ultravioletten Bereich des Spektrums sehen müssten - weniger Licht als erwartet - wegen den verbliebenen Wasserstoffatomen. Dieses Resultat wurde das "Gunn-Peterson Tief" genannt, und Astronomen begannen sich auf die Suche danach zu machen.

Im Sommer 2001 leitete Robert Becker von dem Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien, ein Team aus Astronomen, die das Spektrum des oben gezeigten Quasars untersuchten. Sein Team entdeckte ein unverwechselbares Gunn-Peterson Tief in dem Spektrum des Quasars. Weil der Quasar so weit entfernt war, wurde sein Tief von dem ultravioletten Bereich in den infraroten Bereich verschoben.

Die Entdeckung des Teams beendete eine beinahe 40 Jahre lange Suche. SDSS Astronomen werden jetzt nach Gunn-Peterson Tiefs in anderen entfernten Quasaren suchen, um ein besseres Verständnis der Auswirkungen gewinnen zu können.

Das Spektrum des entferntesten Quasars  (unteres Spektrum) im Vergleich zu dem Spektrum eines näheren Quasars (oberes Spektrum). Man beachte die Höhe der Spektrallinien auf der linken Seite der Spektren. Die untere Abbildung zeigt das erste Gunn-Peterson Tief, das erstmals entdeckt wurde.

Die Struktur des Universums

Die erste Frage, für deren Antwort die SDSS vorgesehen wurde, ist: was ist die großangelegte Struktur des Universums? Wissenschaftler wissen, dass Sterne Galaxien ausmachen, Galaxien Galaxiehaufen bilden, und sich Superhaufen aus Haufen zusammensetzen. Aber bilden Superhaufen auch Super-Superhaufen? An welchem Punkt hört die Häufung auf?

Obwohl die SDSS erst seit 1998 arbeitet, hat sie bereits eine vorläufige Antwort gefunden:

Die Abbildung zeigt die Verteilung der Galaxien in einem keilförmigen Ausschnitt des Universums, das von der SDSS beobachtet wurde. RA steht für "rechter Aufstieg", eine Positionsmessung im Himmel, und z steht für die Rotverschiebung, die im Verhältnis zur Entfernung von der Erde steht. Jeder Punkt in der Graphik ist eine Galaxie. Die Darstellung lichtet sich mit zunehmender Rotverschiebung, weil die weiter entfernten Galaxien schwerer zu sehen sind.

Das Bild zeigt, dass sich die Galaxien in lange, enge Wände einordnen, mit freien Räumen dazwischen. Das Universum sieht so aus, wie Seifenblasen in einer Küchenspüle. Nun, da die Astronomen diese Karte haben, können sie beginnen, sie detailliert zu analysieren. Sie betrachten jetzt den Raum zwischen den Galaxiestreifen. Verschiedene Theorien über die Geschichte des Universums sagen unterschiedliche Umfänge des Raums, oder "charakteristische Wellenlängen" voraus. Die Astronomen können sich zwischen den verschiedenen Theorien entscheiden, indem sie sorgfältig die charakteristischen Wellenlängen in den SDSS Karten untersuchen. Diese Arbeit wird wahrscheinlich mehrere Jahre dauern.

Zusätzliche Literatur

Die öffentliche Website der SDSS beinhaltet eine Nachrichtenseite, in der die Presseveröffentlichungen der SDSS aufgeführt sind, und gesammelte Links zu Artikeln über die SDSS in der Boulevardpresse zu finden sind. Klicke den unteren Link an, um zu der SDSS News Seite zu gelangen.

SDSS News

Der Großteil der hier beschriebenen Untersuchungen, wurde detailliert in Papers geschildert, die in wissenschaftlichen Zeitschriften erschienen sind. Klicke hier für eine Liste der Veröffentlichungen.