Infrarotdunkle Wolken sind dunkle Gebiete aus kaltem Staub und Gas, die sich am Himmel als Silhouette gegen das helle, diffuse Infrarotleuchten von warmem Staub in unserer Milchstraße abzeichnen. Diese Objekte sind massereich und enthalten große Mengen Moleküle, so dass sie natürliche Geburtsstätten von Sternen darstellen. Das ist einer der Hauptgründe, warum Astronomen sie aktiv untersuchen.
Infrarotdunkle Wolken wurden erstmals von zwei frühen Weltraummissionen im Infrarotbereich registriert, dem Infrared Space Observatory und dem Midcourse Space Experiment, aber die IRAC-Kamera an Bord des Weltraumteleskops Spitzer revolutionierte das Gebiet mit ihrer deutlich besseren Empfindlichkeit und räumlichen Auflösung.
IRAC hatte mehrere Durchmusterungsprogramme der Milchstraßen-Galaxie abgeschlossen, bevor sie im letzten Februar abgeschaltet wurde. Astronomen nutzen die Infrarotaufnahmen, um die Eigenschaften von infrarotdunklen Wolken zu identifizieren und zu analysieren.
Das Submillimeter Array und das ALMA-Observatorium arbeiten mit hoher Empfindlichkeit und hohem Auflösungsvermögen im Bereich der Submillimeterwellenlängen, wo das kalte, molekulare Gas charakterisiert werden kann. Sie haben Astronomen ermöglicht, Nachfolgebeobachtungen dieser neu entdeckten Quellen durchzuführen und die Temperaturen, Dichten und Bewegungen des Gases zu bestimmen. Das führte zu Fortschritten in unserem Wissen über die frühesten Stadien der Sternentstehungsprozesse in diesen stellaren Kinderstuben.
Ein Problem, das die Forschung begrenzte, war das Fehlen eines aktuellen Katalogs dieser Objekte. Es gibt drei Hauptschwierigkeiten: Die Größe der Objekte kann stark variieren – von sehr ausgedehnten Wolken mit mehr als einem Lichtjahr Durchmesser bis hin zu Objekten, die mehr als hundert mal kleiner sind (ihre Entfernungen sind natürlich der Schlüssel zu ihrer Winkelgröße). Ihre Formen sind normalerweise irregulär und kaum definiert. Und nicht zuletzt befinden sie sich oft in komplexen Regionen mit hunderten anderen Quellen. Die Suche nach ihnen in der Milchstraßen-Galaxie ist eine anspruchsvolle Aufgabe.
Die Astronomen Jyothish Pariu und Joe Hora vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) haben gerade einen neuen Katalog mit infrarotdunklen Wolken vervollständigt. Er enthält 18.845 Objekte, die anhand der IRAC-Infrarotaufnahmen identifiziert wurden. Die Identifizierung erfolgte mit einem neuen Computeralgorithmus, der von Pariu und Hora entwickelt wurde und der auf Methoden der sogenannten neuronalen Netzwerke beruht.
Die Technik scannt die Bilder nach den dunklen Rändern und Konturen der Wolken und ermittelt die Verlässlichkeit der Nachweise in einer automatisierten, objektiven Methode, die auf die Verwendung mit anderen Durchmusterungsprogrammen ausgeweitet werden kann.
Die Ergebnisse des neuen Katalogs stimmen gut mit früheren Resultaten überein, aber neben der Identifizierung vieler neuer Objekte enthält der neue Katalog auch mehr infrarotdunkle Wolken in Regionen mit niedrigem Kontrast. Er bestätigt zudem wie erwartet, dass viele der bisher identifizierten infrarotdunklen Wolken in Wirklichkeit aus zwei oder mehr kleineren Objekten bestehen.
Abhandlung: “A Semi-automated Computational Approach for Infrared Dark Cloud Localization: A Catalog of Infrared Dark Clouds” von Jyothish Pari und Joseph L. Hora, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 132, 1, 2020.
(THK)
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