Verbundprojekt 05A2020- ELT-MICADO: Entwicklung und Bau von MICADO, der "first-light"-Kamera für das ELT der Europäischen Südsternwarte (ESO). Teilprojekt 1

Abstract

Als Konsortiumsmitglied der ersten Stunde entwickelt die Universitäts-Sternwarte München (USM) seit 2008 zusammen mit nationalen und internationalen Institutionen das Instrument MICADO (Multi-AO (adaptive optics) Imaging Camera for Deep Observations) zum Einsatz an dem von der Europäischen Südsternwarte (ESO) konzipierten Extremely Large Teleskope (ELT). Dieses befindet sich zur Zeit auf dem in der chilenischen Atacama Wüste liegenden Cerro Armazones noch in der Aufbauphase, die durch die COVID-19-Pandemie um etwa zwei Jahre verzögert wurde. Die Montage der Kuppel, die nun bereits weit fortgeschritten ist, soll bis 2026 fertiggestellt sein, ebenso wie die Teleskopstruktur. Die 798 Elemente des Hauptspiegels mit einem Durchmesser von 39 Metern werden nach der gegenwärtigen Zeitplanung im Laufe des Jahres 2027 installiert werden ebenso wie eine erste Version der adaptiven Optik (AO). Nach der wissenschaftlichen Uberprüfung des gesamten Systems und dem technical first light im folgenden Jahr, kann dann voraussichtlich im Sommer 2029 first light für MICADO stattfinden. MICADOsollte ursprünglich lediglich als Infrarotkamera mit diversen Filteroptionen konzipiert werden. Im Lauf der Zeit jedoch wurde als Konsequenz weiterer wissenschaftlicher Erfordernisse eine Spektroskopiemöglichkeit und ein Koronographen-Moduseingeplant. Daneben wird MICADO von Anfang an auch zum Einsatz zweier unterschiedlich komplexer, zur Qualitätsverbesserung des optischen Systems erforderlicher Methoden der AO konzipiert. Das Projekt befindet sich nach dem erfolgreichen durchlaufenen Final Design Review (FDR) bereits seit 2023 in der MAIT-Phase (Manufactoring,Assembly, Integration, Test), in der für das Instrument die finale Hardware be schafft und zusammengebaut sowie das Instrument integriert und getestet wird. Mit MICADO am ELT können dann viele, bisher ungelöste Probleme der Astrophysik von unserer nächsten Umgebung bis hin zu hochrotverschobenen Galaxien angegangen werden. Vor allem wird auch die Möglichkeit der Beobachtung von First Light im Universum geschaffen, d.h. die Gelegenheit zur Untersuchung der Entstehung der ersten Sterne und Galaxien geboten. Der Aufgabenbereich der Universitäts-Sternwarte München innerhalb des Konsortiums besteht im Wesentlichen im Design und der Realisierung des größten Teils der Kontrollelektronik, der Konzeption und Realisierung der Instrumentensoftware (incl. der Beobachtungs-, Kalibrations- und Wartungssoftware sowie der Kryostatkontrollsoftware) und der Entwicklung eines kryomechanischen Main Selection Mechanism (MSM), einer rotierenden Plattform mit den darauf montierten Optikkomponenten zur Auswahl des Operationsmodus sowie der End-to-End-Simulation der Datengewinnung. Das wichtigste Ereignis im Berichtszeitraum war die Vorbereitung und der Abschluss des FDR, der angesichts der extremen Größe der Instrumentenprojekte der neuen Generation und der besseren Abstimmung mit den Reviews anderer ESO-Projekte in mehrere Sub-FDRs unterteilt wurde, die Anfang 2021 begannen und im Sommer 2024 erfolgreich abgeschlossen wurden. Dabei standen die bisher erarbeiteten Ergebnisse der Elektronik, Kryomechanik und Software auf dem Prüfstand und wurden von ESO nach kleineren, durch Gesamtentwicklung des Instruments verursachten Änderungswünschen sukzessive zur Realisierung freigegeben. Im Rahmen der Vorbereitung der wissenschaftlichen Nutzung des Instruments wurden Methoden entwickelt, die essentiell zur Genauigkeit der Massenbestimmung von Galaxien beitragen. Es wurden ferner Untersuchungen zur Struktur und Form der massereichsten Galaxien angestellt, die für MICADO wichtige Targets bei der Suche nach supermassereichen Schwarzen Löchern bei mittleren Rotverschiebungen darstellen. Ausserdem wurde anhand von Simulationen die Eignung des ESA Euclid Surveys zur Identifikation großer Cores in Brightest Cluster Galaxies bis zur Rotverschiebungenvon 1 analysiert. Deren Radien korrelieren direkt mit den Massen der Schwarzen Löcher in diesen Galaxien und stellen so hervorragende Kandidaten zur Spektroskopie mit MICADO dar. Die unvorhergesehenen, beträchtlichen Kürzungen der für die Förderperiode 05A23WM1 beantragten Mittel und ihre nicht bedarfsgerechte Zuteilung führten zu einer Projektzeitverlängerung von 05A20WM1 bis 30.6.2024 und zur Umwidmung der wegen der COVID-19-Pandemie und Verzögerungen im FDR-Prozess noch vorhandenen Restmittel. Datei-Upload durch TIB