Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sternenmusik aus fernen Galaxien

21.02.2017

Ein Forscherteam unter der Leitung von Fatemeh Tabatabaei vom IAC Teneriffa, mit Beteiligung von Astronomen vom MPIfR Bonn und vom MPIA Heidelberg, hat die Radiostrahlung einer großen Anzahl von 52 Galaxien jeweils bei mehreren Wellenlängen mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg gemessen. Diese Galaxien wurden aus der sogenannten KINGFISH-Stichprobe ausgewählt, die Infrarot-Beobachtungen von Galaxien mit dem Satellitenteleskop „Herschel“ umfasst. Aus den Radiobeobachtungen konnte eine verlässliche Methode abgeleitet werden, die Sternentstehungsrate in Galaxien aus Radiobeobachtungen allein zu bestimmen, ohne Resultate aus anderen Spektralbereichen hinzuziehen zu müssen.

Fast alles Licht, das wir im Universum erblicken können, stammt von Sternen, die im Inneren von dichten Gaswolken im sogenannten interstellaren Medium von Galaxien geboren wurden. Die Häufigkeit ihrer Entstehung wird als Sternentstehungsrate bezeichnet.


Spiralgalaxie NGC 4725. Die Konturlinien zeigen Radiokontinuumsstrahlung bei 3 cm Wellenlänge, gemessen mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg, überlagert auf eine optische Aufnahme der Galaxie.

Ancor Damas-Segovia (Radiokarte & kombiniertes Bild), Martin Pugh/martinpughastrophotography.id.au (optisches Bild)


Infrarotbilder von Galaxien, die aus Beobachtungen mit den Satellitenteleskopen „Spitzer“ und „Herschel“ im Rahmen des KINGFISH-Programms erzeugt wurden.

Maud Galametz

Sie hängt ab vom Gasvorrat in der Galaxie selbst sowie von physikalischen Eigenschaften wie Dichte, Temperatur und Stärke des Magnetfelds. Die Sternentstehungsrate stellt dabei eine Schlüsselgröße dar zum besseren Verständnis, wie Sternentstehung funktioniert.

Zur Bestimmung von Sternentstehungsraten kamen bis jetzt eine Reihe von Beobachtungen in ganz unterschiedlichen Wellenlängenbereichen zum Zuge, jeweils mit individuellen Vor- und Nachteilen. Licht im sichtbaren oder ultravioletten Spektralbereich kann zu einem erheblichen Teil durch interstellaren Staub absorbiert werden.

Das führte zum Einsatz von hybriden Bestimmungsmethoden, die zwei oder mehr unterschiedliche Wellenlängenbereiche miteinander verknüpfen, darunter der Infrarotbereich, mit dessen Hilfe der Einfluss der Staubabsorption korrigiert werden kann. Dabei können aber wiederum andere Emissionsprozesse hineinspielen, die nicht mit der Entstehung von massereichen Sternen verknüpft sind und zu einer Konfusion der Ergebnisse führen können.

Ein internationales Forscherteam hat jetzt eine detaillierte Analyse der spektralen Energieverteilung einer systematischen Stichprobe von Galaxien durchgeführt. Es handelt sich dabei um den überwiegenden Teil der in Abbildung 1 dargestellten Galaxien der KINGFISH-Studie. Die Astronomen konnten zum ersten Mal die abgestrahlte Energie dieser Galaxien im Radiofrequenzbereich bestimmen, aus der unmittelbar die Sternentstehungsraten folgen.

„Wir haben dafür die gemessene Radiostrahlung in einem mittleren Frequenzbereich zwischen 1 und 10 GHz verwendet, da in früheren Untersuchungen eine eindeutige Korrelation zwischen Radio- und Infrarotstrahlung entdeckt wurde“, sagt Fatemeh Tabatabaei vom IAC (La Laguna, Teneriffa), die Erstautorin der vorliegenden Veröffentlichung. Es wurden detaillierte Untersuchungen durchgeführt, um die Energiequellen und die Prozesse in diesen Galaxien zu verstehen.

“Wir haben uns deshalb entschieden, systematische Radiobeobachtungen der Galaxien der KINGFISH-Stichprobe bei einer ganzen Reihe von Wellenlängen durchzuführen”, erinnert sich Eva Schinnerer vom Heidelberger Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA). „Als Einzelteleskop mit hoher Empfindlichkeit ist unser 100-m-Radioteleskop in Effelsberg das ideale Instrument, um verlässliche Radioflusswerte auch für schwache ausgedehnte Objekte wie diese Galaxien bestimmen zu können“, erklärt Marita Krause vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), die für die Radiomessungen der Galaxien mit dem 100-m-Teleskop verantwortlich war. „Wir haben es das KINGFISHER-Projekt genannt, wobei ‚KINGFISH galaxies Emitting in Radio‘ als Erklärung für das Acronym steht.“ Abbildung 2 zeigt die Radiostrahlung von einer der beobachteten Galaxien aus der Stichprobe (NGC 4725).

Die Ergebnisse des Projekts werden heute in der Fachzeitschrift “The Astrophysical Journal” veröffentlicht. Sie zeigen, dass die Radiostrahlung im beobachteten Wellenlängenbereich aus mehreren Gründen eine ideale Kenngröße zur Berechnung von Sternentstehungsraten der untersuchten Galaxien darstellt. Erstens findet keine Abschwächung der Strahlung durch Absorption im dazwischenliegenden interstellaren Staub statt.

Zweitens wird Radiostrahlung bei massereichen Sternen in mehreren Phasen ihrer Entstehung abgestrahlt, von jungen stellaren Objekten über HII-Regionen (Gebiete mit ionisiertem Gas) bis hin zu Supernova-Überresten. Und schließlich ist es auch nicht notwendig, die gefundene Messgröße mit Ergebnissen aus anderen Wellenlängenbereichen zu korrigieren. Aus all diesen Gründen stellen Messungen im untersuchten Radiowellenlängenbereich einen eindeutigeren Weg zur Bestimmung der Sternentstehungsrate von Galaxien dar als viele der bislang benutzten Methoden.

“Wir können jetzt daran gehen, mit Hilfe von Messungen am Radioteleskop Effelsberg diese Methode auf eine ganze Reihe weiterer Galaxien anzuwenden“, schließt Rainer Beck vom MPIfR, ebenfalls Ko-Autor der vorliegenden Untersuchung.

Das Autorenteam umfasst F.S. Tabatabaei, E. Schinnerer, M. Krause, G. Dumas, S. Meidt, A. Damas-Segovia, R. Beck, E.J. Murphy, D.D. Mulcahy, B. Groves, A. Bolatto, D. Dale, M. Galametz, K. Sandstrom, M. Boquien, D. Calzetti, R.C. Kennicutt, L.K. Hunt, I. de Looze und E.W. Pellegrini. Vom MPIfR beteiligte Autoren sind Marita Krause, Ancor Damas-Segovia und Rainer Beck.

Fatemeh Tabatabaei hat die Erforschung der Radio- und Ferninfrarotstrahlung von Galaxien im Verlauf ihrer Promotion am MPIfR begonnen und später als Postdoc am MPIfR Bonn und am MPIA Heidelberg fortgesetzt. Zur Zeit ist sie als Wissenschaftlerin am
Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), La Laguna, tätig.

Das KINGFISH-Projekt (“Key Insights on Nearby Galaxies: a Far-Infrared Survey with Herschel”) ist eine systematische Studie von insgesamt 61 Galaxien im nahen Universum. KINGFISHER (“KINGFISH galaxies Emitting in Radio”) stellt eine Untergruppe dieser Galaxien dar, die nördlich von -21 Grad Deklination liegen und somit von Effelsberg aus beobachtbar sind. Für 35 dieser Galaxien existierten bereits im Vorfeld Radiobeobachtungen in mehreren Frequenzen mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg (vgl. die Website „Atlas of Galaxies“). 17 weitere Galaxien wurden mit dem 100-m-Teleskop neu beobachtet. Beide Datensätze mit insgesamt 52 Galaxien wurden im Rahmen der vorliegenden Studie ausgewertet.

Originalveröffentlichung:

The radio spectral energy distribution and star formation rate calibration in galaxies, F. S. Tabatabaei et al., 2017, The Astrophysical Journal (21. Februar 2017)
arXiv Preprint-Server: http://de.arxiv.org/abs/1611.01705

Parallele Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA), Heidelberg:
http://www.mpia.de/aktuelles/wissenschaft/2017-02-kingfisher

Lokaler Kontakt:

Dr. Marita Krause,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-312
E-mail: mkrause@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Rainer Beck
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525 323
E-mail: rbeck@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Norbert Junkes,
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-399
E-mail: njunkes@mpifr-bonn.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2017/3

Norbert Junkes | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

nachricht Zwei verdächtigte Sterne unschuldig an mysteriösem Antiteilchen-Überschuss
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte