Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kaltes Gas in der Andromedagalaxie

29.06.2006
Neue Radiokarte zeigt detaillierte Verteilung von Sternentstehungsgebieten innerhalb unserer Nachbarmilchstraße

Eine neue Radiokarte der Andromedagalaxie hat jetzt ein deutsch-französisches Forscherteam vorgelegt. Sie zeigt, wo in unserer rund 2,5 Millionen Lichtjahre entfernten Nachbarmilchstraße kaltes Gas vorkommt, das Baumaterial für die Entstehung neuer Sterne. Außerdem lässt sich die Bewegung dieses Gases erkennen. Mit mehr als 800 Stunden Teleskopzeit war das Projekt eines der umfangreichsten in der Millimeter-Radioastronomie. Daran beteiligt waren Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und des Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM) in Grenoble (Astronomy & Astrophysics, Vol. 453 No. 2, July II 2006).


Das linke Bild zeigt die Verteilung des kalten Gases in der Andromedagalaxie M 31 (rechts das Sternsystem im sichtbaren Licht). Auf beiden Aufnahmen ist Norden oben und Osten links. Bild: Nieten et al. (links) / Tautenburg Observatorium (rechts)


Die Geschwindigkeitsverteilung des molekularen Gases (CO) in der Andromedagalaxie. Bild: Nieten et al.

Wie entstehen Sterne? Diese Frage zählt zu den wichtigsten der Astronomie. Inzwischen wissen wir, das die Geburtsstätten der Sonnen in kalten Gaswolken mit Temperaturen von unter minus 220 Grad Celsius (50 Kelvin) liegen. Solche kosmische Brutnester bestehen vor allem aus molekularem Wasserstoff (H2); er sendet Strahlung im Infraroten aus, die sich mit erdgebundenen Teleskopen kaum nachweisen lässt, weil die Atmosphäre das schwache Leuchten verschluckt. Daher untersuchen die Astronomen ein anderes Molekül - das zwar viel seltener vorkommt, aber fast immer zusammen mit H2 auftritt: Kohlenmonoxid (CO). Das Molekül hat eine helle Spektrallinie bei 2,6 Millimeter Wellenlänge und gilt als Indikator für günstige Bedingungen, unter denen neue Sterne und Planeten entstehen können.

Seit langem untersuchen Astronomen die Häufigkeit von Kohlenmonoxid in unserem eigenen Milchstraßensystem. Viele Fragen sind jedoch noch offen: Wie entsteht das stellare Baumaterial? Stammt das molekulare Gas aus einem Vorrat aus der Frühzeit der Galaxis, oder kann es sich aus dem (wärmeren) atomaren Gas bilden? Kollabiert eine Gaswolke spontan, oder braucht sie einen Anstoß von außen? Da wir uns inmitten der Scheibe unserer Galaxis befinden, fällt es schwer, den nötigen Überblick zu gewinnen. Ein Blick von außen tut Not - und dabei leistet die Andromedagalaxie wichtige Nachbarschaftshilfe.

Das Sternsystem mit der Katalognummer M 31 im Bild Andromeda besteht wie unsere Galaxis aus vielen hundert Milliarden Sternen. Mit etwa 2,5 Millionen Lichtjahren Entfernung ist M 31 die uns nächst gelegene Spiralgalaxie. Am Himmel nimmt sie einen Winkel von fast fünf Grad ein und erscheint schon dem bloßen Auge als diffuses Wölkchen. Von der Erde aus sehen wir fast auf die Kante der Scheibe, in der sich das meiste Gas und die meisten Sterne befinden (Abb. 1, rechts).

Im Jahr 1995 begann ein Team von Radioastronomen am Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM) in Grenoble (Michel Guélin, Hans Ungerechts, Robert Lucas) und am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn (Christoph Nieten, Nikolaus Neininger, Elly Berkhuijsen, Rainer Beck und Richard Wielebinski) mit dem ehrgeizigen Projekt, die komplette Andromedagalaxie in der Kohlenmonoxid-Linie mit dem 30-Meter-Teleskop des IRAM auf dem 2970 Meter hohen Pico Veleta bei Granada zu kartieren.

Um auch nur die inneren zwei Grad der Galaxie zu erfassen, mussten die Forscher bei einer Winkelauflösung des Teleskops von 23 Bogensekunden mehr als 1,5 Millionen Einzelpositionen messen. Zur Bewältigung dieser Aufgabe wurde nicht jeder Punkt eigens angefahren, sondern das Teleskop streifenweise über die Galaxie bewegt ("On-the-fly-Methode). Jede Position in M31 lieferte nicht nur einen, sondern gleich 256 Messwerte über ein Spektrum mit einer Bandbreite von etwa 0,2 Prozent der zentralen Wellenlänge von 2,6 Millimeter. Damit besteht das komplette Beobachtungsmaterial aus insgesamt rund 400 Millionen Zahlenwerten.

Die genaue Lage der Linie des CO im Spektrum gibt Aufschluss über die Bewegung des kalten Gases: Kommt es auf uns zu, ist die Linie zu kürzeren Wellenlängen verschoben, bewegt es sich von uns weg, verschiebt sich die Spektrallinie zu größeren Wellenlängen (Doppler-Effekt). Nach mehr als 800 Stunden Teleskopzeit sowie nach ausführlicher Bearbeitung und Datenanalyse wurde die Karte der Verteilung des kalten Gases (Abb. 1, links) jetzt veröffentlicht.

Das kalte Gas in der Andromedagalaxie konzentriert sich in erstaunlich filigranen Spiralarmen, die auffälligsten in einem Abstand von 25.000 bis 40.000 Lichtjahren vom Zentrum entfernt. Weiter innen, wo die Hauptmasse der alten Sterne liegt, treten die Spiralarme viel schwächer hervor, weiter außen fehlen sie nahezu ganz. Infolge der starken Neigung der Galaxie gegen die Sichtlinie (etwa 78 Grad) scheinen die hellsten Spiralarme eine riesige Ellipse mit einer Hauptachse von zwei Grad zu bilden.

Die Karte der Geschwindigkeiten (Abb. 2) liefert die Momentaufnahme eines gigantischen Feuerrads: Auf der einen Seite (im Süden, links) bewegt sich das Gas mit rund 500 Kilometern pro Sekunde auf uns zu (blau), auf der gegenüberliegenden Seite (im Norden, rechts) nur mit 100 Kilometern pro Sekunde (rot). Zwei Geschwindigkeiten addieren sich hier: Global gesehen, bewegt sich M 31 mit rund 300 Kilometern pro Sekunde auf uns zu und wird in etwa zwei Milliarden Jahren sehr nah an der Milchstraße vorbeiziehen. Dabei rotiert die Galaxie um ihre zentrale Achse. Da die Gaswolken auf den inneren Umlaufbahnen einen kürzeren Weg zurückzulegen haben als die weiter außen gelegenen, überholen sie die äußeren Gaswolken und erzeugen damit Spiralstrukturen.

Der Unterschied zwischen der Dichte des kalten Molekülgases in den Spiralarmen und in den Zwischenarmgebieten ist enorm groß, dagegen erscheint das atomare Gas, das sich im neutralen Wasserstoff zeigt, viel gleichmäßiger verteilt. Es wird diskutiert, ob das molekulare Gas aus atomarem Gas durch Verdichtung entsteht - und zwar vorzugsweise in einer schmalen Ringzone innerhalb der Galaxie, in der auch fast die gesamte Sternbildung abläuft. Was zeichnet diese Zone vor allen anderen aus? Möglicherweise stellt der Gasring von M 31 den noch nicht verbrauchten Rest einer ursprünglich viel größeren Gasmasse dar. Vielleicht spielt auch das außergewöhnlich reguläre Magnetfeld eine Rolle, das nach Radiobeobachtungen mit dem Effelsberger 100-Meter-Teleskop fast die gleiche Form besitzt wie die CO-Spiralarme und dort die Sternbildung auslösen könnte.

Die Ringzone - und damit die "Geburtszone" für neue Sterne in unserer eigenen Galaxis - ist kleiner als die von M 31, sie reicht von etwa 10.000 bis 20.000 Lichtjahre Entfernung vom Zentrum. Trotzdem ist die Gesamtmasse an kaltem Gas in unserer Galaxis viel größer als in M 31. Da alle Galaxien ungefähr gleich alt sind, muss unser Milchstraßensystem sparsamer mit dem Rohstoff für Sterne umgegangen sein. In der Andromedagalaxie dagegen weisen die vielen alten Sterne im Zentralbereich auf eine helle Vergangenheit hin, in der die Sternbildungsrate viel höher war als heute. Jetzt ist dort fast das gesamte Gas verbraucht und die Sternproduktion zum Erliegen gekommen. Die neue Karte zeigt, wie aktiv die Andromedagalaxie bei der Sternbildung aus kalten Gaswolken war. In einigen Milliarden Jahren wird unsere Galaxis ähnlich aussehen.

Originalveröffentlichung:

Ch. Nieten, N. Neininger, M. Guelin, H. Ungerechts, R. Lucas, E. M. Berkhuijsen, R. Beck, R. Wielebinski
Molecular gas in the Andromeda galaxy
Astronomy & Astrophysics, Vol. 453 No. 2, July II 2006, Vorabversion

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/

Weitere Berichte zu: Andromedagalaxie Galaxie Gaswolke Radioastronomie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen
19.06.2018 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Ein neues Experiment zum Verständnis der Dunklen Materie
14.06.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics