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Die geheimnisvollen Baupläne einer galaktischen Metropole

15.10.2014 - (idw) Max-Planck-Institut für Astronomie

Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Ein Astronomenteam mit deutscher und österreichischer Beteiligung hat mit dem APEX-Teleskop einen riesigen Galaxiehaufen untersucht, der im frühen Universum entstanden ist, und dabei herausgefunden, dass Sternentstehung nicht nur größtenteils durch Staub verborgen wird, sondern auch an unerwarteten Orten stattfindet. Es ist das erste Mal, dass eine vollständige Erhebung der Sternentstehung in solch einem Objekt möglich war. Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Objekte im Universum, ihre Entstehung jedoch ist noch nicht verstanden. Die Spinnennetz-Galaxie (mit der offiziellen bezeichnung MRC 1138-282 [1]) und ihre Umgebung wurden zwanzig Jahre lang mit unzähligen Teleskopen untersucht, darunter auch denen der ESO [2]. Man hält sie für eines der besten Beispiele eines Protohaufens im Entstehungsprozess vor mehr als zehn Milliarden Jahren.

Doch Helmut Dannerbauer von der Universität Wien und sein Team hatten den Verdacht, dass die Geschichte damit noch nicht abgeschlossen ist: Sie wollten die dunkle Seite der Sternentstehung untersuchen und herausfinden welcher Anteil der Sternentstehung in der Spinnennetz-Galaxie unserem Blick durch Staub verborgen bleibt.

Das Team hat die LABOCA-Kamera am APEX Teleskop in Chile genutzt, um die Spinnennetz-Galaxie 40 Stunden lang bei Millimeterwellenlängen zu beobachten Licht, dessen Wellenlänge lang genug ist, um die dichtesten Staubwolken zu durchdringen. LABOCA besitzt ein großes Gesichtsfeld und ist das perfekte Instrument für diese Art von Beobachtung.

Carlos De Breuck, APEX-Projektwissenschaftler bei der ESO und Koutor der neuen Studie, hebt hervor:Das ist eine der tiefsten Beobachtungen, die jemals mit APEX gemacht wurden, und sie brachte sowohl die Technologie als auch die Ausdauer der Mitarbeiter an ihre Grenzen, die am hochgelegenen Standort von APEX auf 5050 Metern über dem Meeresspiegel arbeiten.

Die APEX-Beobachtungen konnten zeigen, dass es im Vergleich zum umgebenden Himmel viemal so viele Millimeterstrahlungsquellen im Bereich der Spinnennetz-Galaxie gab. Durch den sorgfältigen Vergleich der neuen Daten mit ergänzenden Beobachtungen bei anderen Wellenlängen waren sie in der Lage zu bestätigen, dass viele dieser Quellen sich in derselben Entfernung wie der Galaxiehaufen befinden und Teile des entstehenden Haufens sein müssen.

Helmut Dannerbauer erklärt:Die neuen APEX-Beobachtungen liefern das letzte Puzzleteil für eine vollständige Zählung aller Bewohner dieser Mega-Sternstadt. Diese Galaxien befinden sich im Entstehungsprozess und sind daher ähnlich wie eine Baustelle auf der Erde sehr staubig.

Allerdings erwartete das Team eine Überraschung, als sie sich anschauten, wo sich die neu entdeckten Sternentstehungsregionen befnden. Sie hatten erwartet, diese Gebiete in den langen Filamenten zu finden, die die Galaxien verbinden. Stattdessen stellten sie fest, dass die Sternentstehungsgebiete fast ausschließlich in einer einzigen Region konzentriert sind, die nicht einmal auf die zentrale Spinnennetz-Galaxie des Protohaufens zentriert ist [3].

Helmut Dannerbauer erläöutert abschließend:Unser Ziel war es die verborgene Sternentstehung im Spinnennetz-Haufen zu finden und dabei waren wir erfolgreich. Allerdings haben wir auch ein neues Rätsel zu Tage gefördert, das ganze sieht völlig anders aus als gedacht! Die Mega-Stadt entwickelt sich asymmetrisch.

Um die Geschichte fortzusetzen, sind weitere Beobachtungen notwendig und ALMA wird das perfekte Instrument für die nächsten Schritte und die weitaus detailliertere Untersuchung der staubigen Regionen sein.

Endnoten

[1] Die Spinnenetz-Galaxie hat in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch und ist eine starke Radioquelle was Astronomen zuerst auf diese Galaxie aufmerksam werden ließ.

[2] Diese Region wurde intensiv von einer Vielzahl von ESO-Teleskopen seit Mitte der 90er Jahre beobachtet. Die Rotverschiebung (und somit die Entfernung) der Radiogalaxie MCR1138-262 (der Spinnennetz-Galaxie) wurde zuerst auf La Silla gemessen. Der Protohaufen wurde bei den allerersten FORS-Beobachtungen im Besucher-Modus entdeckt und anschließend mit ISAAC, SINFONI, VIMOS und HAWK-I nachbeobachtet. Die APEX-LABOCA-Daten vervollständigen optische und Nahinfrarot-Datensätze der ESO-Teleskope. Das Team hat auch eine 12-stündige VLA-Aufnahme genutzt, um die LABOCA-Quellen in den optischen Bildern zu identifizieren.

[3] Man geht davon aus, dass diese staubigen Ausbrüche der Sternentstehung sich zu elliptischen Galaxien entwickeln ähnlich denen, die heute in nahen Galaxiehaufen um uns herum zu sehen sind.

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse von Dannerbauer, Kurk, De Breuck et al. erscheinen am 15. Oktober 2014 online unter dem Titel An excess of dusty starbursts related to the Spiderweb galaxy in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.

APEX ist ein Gemeinschaftsprojekt des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR), des Weltraumobservatoriums Onsala (Onsala Space Observatory, OSO) und der ESO, die auch für den Betrieb des Teleskopes verantwortlich zeichnet.

Die beteiligten Wissenschaftler sind H. Dannerbauer (Universität Wien), J. D. Kurk (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching), C. De Breuck (ESO, Garching), D. Wylezalek (ESO, Garching), J. S. Santos (INAFOsservatorio Astrofisico di Arcetri, Florenz, Italien), Y. Koyama (National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japan [NAOJ]; Institute of Space Astronomical Science, Kanagawa, Japan), N. Seymour (CSIRO Astronomy and Space Science, Epping, Australien), M. Tanaka (NAOJ; Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, The University of Tokyo, Japan), N. Hatch (University of Nottingham, Großbritannien), B. Altieri (Herschel Science Centre, European Space Astronomy Centre, Villanueva de la Cañada, Spanien [HSC]), D. Coia (HSC), A. Galametz (INAFOsservatorio di Roma, Italien), T. Kodama (NAOJ), G. Miley (Sterrewacht Leiden, Niederlande), H. Röttgering (Sterrewacht Leiden), M. Sanchez-Portal (HSC), I. Valtchanov (HSC), B. Venemans (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg) und B. Ziegler (Universität Wien).

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation von 15 Ländern: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist der europäische Partner bei den neuartigen Verbundteleskop ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO ein Großteleskop mit 39 Metern Durchmesser für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird: das European Extremely Large Telescope (E-ELT).


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