Astronomen kartieren die Sternentstehungsregionen in der Milchstraßen-Galaxie

Künstlerische Darstellung der Milchstraßen-Galaxie. (Image: Nick Reisinger)
Künstlerische Darstellung der Milchstraßen-Galaxie. (Image: Nick Reisinger)

Eine Gruppe Astronomen unter Leitung der University of Arizona (UA) hat die umfassendste Studie dichter Gaswolken in der Milchstraßen-Galaxie abgeschlossen – in den Gas- und Staubtaschen werden neue Sterne gebildet. Die Studie katalogisierte und kartierte mehr als 6.000 Gaswolken und erlaubt Astronomen, die frühesten Phasen des Sternentstehungsprozesses besser zu verstehen.

Wenn man in einer klaren Sommernacht hinauf zur Milchstraße blickt, erkennt man, dass sie kein stetiges Band aus Sternen ist”, sagte Yancy Shirley vom Steward Observatory der University of Arizona. “Stattdessen fallen einem die vielen kleinen, dunklen Flecken auf, wo keine Sterne zu sein scheinen. Aber diese Regionen sind nicht sternlos – es sind dunkle Wolken, die Staub und Gas enthalten; das Rohmaterial, aus dem sich in der Milchstraßen-Galaxie Sterne und Planeten bilden.”

Shirley zufolge ist die Untersuchung ein wichtiger Schritt nach vorn für die Astronomie, weil sie Astronomen erlaubt, die frühesten Phasen der Sternentstehung zu studieren, wenn das Gas und der Staub in den sternbildenden Wolken zu kollabieren beginnen, bevor Ansammlungen von Sternen entstehen. Er erklärte, dass ein Großteil der Forschung in den letzten 30-40 Jahren sehr auf Regionen ausgerichtet gewesen sei, in denen sogenannte Protosterne bereits begonnen hatten, Gestalt anzunehmen.

“All die berühmten, großen Sternentstehungsregionen in unserer Galaxie wurden detailliert untersucht”, sagte Shirley. “Aber wir wissen sehr wenig darüber, was in den sternlosen Klumpen geschieht, bevor Protosterne entstehen.” Die Studie liefert die erste unbefangene Karte der Galaxie, die all diese Regionen in den verschiedenen galaktischen Umgebungen und in verschiedenen Entwicklungsstadien innerhalb der Galaxie zeigt. Das hilft Astronomen besser zu verstehen, wie sich die Eigenschaften dieser Regionen mit dem Fortschreiten der Sternentstehung verändern.

“Sternlose Klumpen wurden bisher nur in kleinen Anzahlen registriert”, sagte Shirley. “Jetzt haben wir zum ersten mal diese früheste Phase der Sternentstehung in großer Anzahl und unvoreingenommen beobachtet, bevor sich ein Sternhaufen überhaupt bildet.” Laut dem UA-Astronom war die Sternentstehungsrate in der Milchstraßen-Galaxie in der Vergangenheit höher und derzeit entstehen in ihr Sterne in der Größenordnung von etwa einer Sonnenmasse pro Jahr.

Wie lange dauert es, um ein richtiger Stern zu werden? “Wir hoffen, dass wir in der Lage sind, dies zu berechnen, indem wir die Anzahl der Quellen in einer frühen Phase mit der Anzahl der Quellen vergleichen, die sich in einer späteren Phase befinden”, erklärte Shirley. “Das Verhältnis zwischen den beiden sagt aus, wie lange jede Phase dauert. In unserer Studie scheint es weniger Regionen zu geben, die noch nicht mit der Sternbildung begonnen haben als jene, in denen sie schon abläuft. Das sagt uns, dass die frühere Phase kürzer sein muss. Wenn diese Phase viel länger dauern würde, sollte es viel mehr dieser Regionen geben.”

Weil die dichten Ansammlungen von Staub für Licht im sichtbaren Spektrum undurchdringbar sind, können Astronomen sie nicht mit Teleskopen beobachten, die Licht im sichtbaren Spektrum registrieren, beispielsweise das Hubble Space Telescope. “Für diejenigen unter uns, die die Entstehung von Sternen studieren wollen, ist das ein echtes Problem: Wenn wir einen jungen Stern oder einen Sternhaufen in einer dieser dunklen Wolken beobachten möchten, kommt uns der ganze Staub in den Weg”, sagte Shirley.

Illustration der Milchstraßen-Galaxie mit Ergebnissen aus der aktuellen Studie über frühe sternbildende Wolken. Jeder Punkt repräsentiert eine dunkle Wolke aus dichtem Gas und Staub, die im Begriff ist zu kollabieren und in Zukunft einen Sternhaufen hervorbringen wird. Die meisten dieser Regionen befinden sich in den Spiralarmen der Galaxie. (Rendering: R. Hurt, NASA / JPL-Caltech / SSC)
Illustration der Milchstraßen-Galaxie mit Ergebnissen aus der aktuellen Studie über frühe sternbildende Wolken. Jeder Punkt repräsentiert eine dunkle Wolke aus dichtem Gas und Staub, die im Begriff ist zu kollabieren und in Zukunft einen Sternhaufen hervorbringen wird. Die meisten dieser Regionen befinden sich in den Spiralarmen der Galaxie. (Rendering: R. Hurt, NASA / JPL-Caltech / SSC)

Es zeigt sich aber, dass derselbe Staub, der sichtbares Licht blockiert, in längeren Wellenlängen leuchtet, insbesondere in Radiowellenlängen, die etwa eine Million Mal länger sind als sichtbares Licht. “Wärme von den jungen Sternhaufen, die sich innerhalb der Wolken bilden, Umgebungsstrahlung und sogar das Sternlicht aus der umgebenden Galaxie – all das erwärmt die Staubkörnchen auf eine Temperatur etwas oberhalb des absoluten Nullpunkts”, sagte Shirley. “Als Folge davon leuchten sie und erlauben uns, mit Radioteleskopen bei sehr langen Wellenlängen tief in die Wolken hineinzublicken.”

Die Studie umfasst alle Bereiche der galaktischen Ebene, die von der nördlichen Hemisphäre aus sichtbar sind. Dafür nutzte die Gruppe das Sub-Millimeter Telescope am Arizona Radio Observatory, das mit einem empfindlichen neuen Empfänger ausgestattet wurde. Shirley sagte, die Nähe und Verfügbarkeit des von der UA betriebenen Teleskops hätten dieses Projekt überhaupt erst möglich gemacht.

Die Untersuchung wurde im Astrophysical Journal veröffentlicht und resultierte aus einer Gruppenleistung. Zu der Gruppe gehörte auch Wayne Schlingman, der letztes Jahr seine Doktorarbeit an der UA machte und jetzt Postdoktorand an der University of Colorado in Boulder ist. Brian Svoboda (derzeit Doktorand am Department of Astronomy der UA) und Tim Ellsworth-Bowers (Doktorand an der University of Colorado in Boulder und früherer Student an der UA) wirkten ebenfalls an der Arbeit mit.

“Fast jeder im Team, das dies alles zusammengefügt hat, hat eine Beziehung zur University of Arizona”, sagte Shirley, der selbst am Department of Astronomy seinen Abschluss machte und dann zurückkehrte, um der Fakultät beizutreten.

Quelle: http://uanews.org/story/ua-led-research-maps-where-stars-are-born

(THK)

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