Astronomen finden neue Strukturen in der ersten bekannten Spiralgalaxie

Neu entdeckte Strukturen der bekannten Whirlpool-Galaxie, die seit 170 Jahr gezeichnet und fotografiert wird. (Aaron Watkins)
Neu entdeckte Strukturen der bekannten Whirlpool-Galaxie, die seit 170 Jahr gezeichnet und fotografiert wird. (Aaron Watkins)

Astronomen der Case Western Reserve University haben tief in den Weltraum geblickt, um neue Strukturen in einer Galaxie zu entdecken, die seit 170 Jahren skizziert und fotografiert wird. Die Forscher konnten schwache Materiefahnen sehen, die sich aus dem Nordosten und Süden der nahen Spiralgalaxie M51a, der sogenannten Whirlpool-Galaxie, nach außen erstrecken. Dafür nahmen sie im Grunde genommen ein Foto mit einer Belichtungszeit von 20 Stunden auf.

Das Bild zeigt auch neue Details der länglichen nordwestlichen Fahne, die selbst fast 120.000 Lichtjahre lang ist, und offenbart einen Mangel an Sternen an einer Position des südöstlichen Schweifs. “Diese Strukturen können in zukünftigen Modellen genutzt werden, um die Vergangenheit von M51 zu verstehen, als sie und ihre Begleitgalaxie erstmals miteinander zu interagieren begannen”, sagte Aaron Watkins, ein Doktorand am Department of Astronomy der Case Western Reserve University (CWRU) und leitender Autor der Studie. Bereits existierende Modelle stimmen nicht mit den Strukturen des Systems, mit seinem Alter und anderen Dingen überein.

Watkins arbeitete mit dem CWRU-Astronomieprofessor Chris Mihos und dem Observatoriumsleiter Paul Harding zusammen. Die Forschungsarbeit wurde in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

M51a ist die erste bekannte Galaxie mit einer Spiralstruktur – sie wurde im Jahr 1845 von William Parsons, dem Earl of Rosse, identifiziert und skizziert. Die Whirlpool-Galaxie und ihre kleine Begleiterin M51b liegen im Sternbild Canes Venatici (Jagdhunde) und sind etwa 31 Millionen Lichtjahre entfernt. “Uns ist kein professioneller Astronom bekannt, der ein solch tiefes Bild dieser Galaxie gemacht hat”, sagte Watkins. Die Bilder wurden im Februar, März und April der Jahre 2010 und 2012 mit dem Burrell Schmidt Telescope der CWRU am Kitt Peak National Observatory nahe Tucson (Arizona) aufgenommen.

Das Team richtete das Teleskop in mondlosen Nächten auf M51 und fingen mit seiner Digitalkamera das Licht der Galaxie in 20-Minuten-Intervallen ein, wobei das System jeweils neu ausgerichtet wurde. Für insgesamt zehn Stunden wurde das Licht gefiltert, um jüngere Sterne zu enthüllen. Das Licht von weiteren zehn Stunden wurde gefiltert, um ältere Sterne sichtbar zu machen. Diese beiden 10-Stunden-Aufnahmen wurden miteinander kombiniert, um das endgültige 20-Stunden-Bild zu erzeugen.

Die nordwestliche Materiefahne wurde schon in den 1970er Jahren beobachtet, aber die Technologie lieferte nur begrenzte Details. Die Astronomen stellten fest, dass sie von älteren, rötlicheren Sternen dominiert wird und wenig Gas besitzt, das in kleinen Bereichen vorzufinden ist. Aufgrund des Alters der Sterne und der extremen Länge der Fahne vermuten sie, dass die Fahne vor circa 200 Millionen Jahren durch die Wechselwirkung der äußeren Scheibe von M51 mit einer anderen Galaxie entstand.

Die südliche Fahne ist eine Seltsamkeit. Sie zeigt keine morphologischen Gemeinsamkeiten mit den umgebenden Bereichen von M51, und sie besitzt kein Gas. Die Fahne hat vergleichsweise wenig Sterne (und damit auch wenig Masse) und ist insgesamt leuchtschwach. Den Forschern zufolge besteht eine Möglichkeit darin, dass die Fahne die Überreste eines dritten Satelliten oder Körpers in dem M51-System darstellen könnte. Die nordöstliche Fahne ist etwa so hell wie die südliche. Sie könne eine Erweiterung der nördlichen Seite der Galaxie sein, aber das sei unmöglich zu sagen, meinte Watkins.

Andere Wissenschaftler entdeckten den südöstlichen Gasschweif im Jahr 1990 und vermuteten, dass er während einer Interaktion mit einer anderen Galaxie herausgezogen wurde. Dieser neue, tiefere Einblick fand dennoch keine Sterne. Das ist ungewöhnlich für so einen Schweif, aber es bietet einen eindeutigen Test für zukünftige Interaktionsmodelle. Die Astronomen entwickeln derzeit andere Möglichkeiten, um M51 zu untersuchen und mehr Details zu erhalten, insbesondere über die schwachen Wolken. Die nordwestliche Fahne sei hell genug, so dass sie ein guter Kandidat für weitere Studien mit dem Weltraumteleskop Hubble sein könnte, sagte Watkins.

Quelle: http://blog.case.edu/think/2015/02/03/cwru_astronomers_find_new_details_in_first_known_spiral_galaxy

(THK)

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