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OFFENE STERNHAUFEN
Suche nach galaktischer DNA
von Stefan Deiters
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27. März 2007

Mithilfe des Very Large Telescope der ESO entdeckten Astronomen, dass die chemische Zusammensetzung von Sternen eines offenen Sternhaufens sehr ähnlich ist und sich dies auch über Milliarden von Jahren nicht ändert. Könnte sich daraus eine neue Methode entwickeln lassen, um die galaktische DNA unserer Milchstraße zu entschlüsseln? Die Astronomen sind optimistisch.

Collinder 261

Die alte offene Sternhaufen Collinder 261 (oberhalb der Mitte).  Foto: Digitized Sky Survey / ESO [Großansicht]

Wie unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, entstanden ist, wissen Astronomen bis heute nicht im Detail: Es gibt bislang noch kein Modell, das die Entstehung aller beobachteten physikalischen und chemischen Eigenschaften der Milchstraße erklären kann. Für Wissenschaftler ist dies natürlich wenig befriedigend und sie fahnden daher nach Möglichkeiten, mehr über die Entwicklung unserer Heimat im Universum zu erfahren. Dazu benötigen die Forscher nicht nur detaillierte Beobachtungen, sondern auch komplexe Theorien und umfangreiche Computersimulationen. Dank neuer Beobachtungen, die die ESO-Astronomin Gayandhi De Silva und ihre Kollegen mit Hilfe des Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) am Very Large Telescope gemacht haben, könnte man nun aber einen wichtigen Schritt vorangekommen sein.

"Wir haben die chemische Zusammensetzung von Sternen in drei Sternhaufen detailliert untersucht", erläutert De Silva. "Die Sterne in jedem Haufen zeigen dabei eine große Gleichförmigkeit bei der chemischen Zusammensetzung und jeder Haufen wiederum hat einen sehr spezifischen chemischen Fingerabdruck. Das eröffnet uns die Möglichkeit, Sterne in unserer Milchstraße anhand ihrer chemischen Zusammensetzung zu ihrem Entstehungsort zurückzuverfolgen und so die Geschichte der Milchstraße sichtbar werden zu lassen."

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"Galaktische Sternhaufen sind Zeugen der Entstehung der galaktischen Scheibe", ergänzt Kenneth Freeman, der am australischen Mount Stromlo Observatory arbeitet, wo auch De Silva ihre Untersuchung begann. "Das Studium ihrer Zusammensetzung ist vergleichbar mit der Analyse von alten Fossilien. Wir suchen hier in gewisser Weise nach der galaktischen DNA."

Offene Sternhaufen bestehen aus einigen zehn bis zu einigen tausend Sternen, die durch ihre Anziehungskraft aneinander gebunden sind. Man findet sie in den verschiedensten Altersklassen: Ganz junge offene Sternhaufen sind nur wenige Millionen Jahre alt, ganz alte Haufen könne bis zu zehn Milliarden Jahre alt werden - wenngleich dies auch sehr selten ist. Meist lösen sich offene Sternhaufen nämlich nach einer gewissen Zeit auf. Einer der bekanntesten offenen jungen Sternhaufen sind die Plejaden. Das Team um De Silva untersuchte unter anderem den Haufen Collinder 261, der mit zu den ältesten offenen Sternhaufen zählt und damit Auskunft über die Entstehungsphase unserer Galaxie geben kann.

Mit Hilfe des Spektrograpgen UVES am Very Large Telescope haben die Astronomen Dutzende von Roten Riesen in Collinder 261 analysiert. Der Sternhaufen ist rund 25.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt. Da Rote Riesen sehr leuchtkräftig sind, eignen sie sich besonders für eine gründliche Analyse. Für jeden untersuchten Stern ermittelten die Forscher die chemische Zusammensetzung und entdeckten so, dass sich diese für alle untersuchten Sterne des Haufens kaum unterscheidet.

"Die Homogenität weist darauf hin, dass diese chemischen Informationen über viele Milliarden Jahre überleben", verdeutlicht De Silva die Bedeutung des Fundes. "Dadurch können alle Sterne des Haufens der gleichen 'Urwolke' zugeordnet werden, aus der sie entstanden sind. Das Ergebnis stimmt ausgezeichnet mit unseres Daten für zwei andere Sternhaufen überein." Und damit nicht genug: Die Daten von anderen offenen Sternhaufen ergaben, dass ihre Sterne zwar die selben Elemente beinhalten, allerdings in unterschiedlichen Anteilen. Jeder Haufen ist also in einer anderen Gegend und aus einer anderen "Urwolke" entstanden.

"Die Implikationen dieser Beobachtung sind faszinierend", so Freeman. "Das Alter der offenen Sternhaufen überdeckt das gesamte Leben unserer Milchstraße und jeder Sternhaufen stammt aus einem anderen Teil des 'Teigs', aus dem alles gemacht wurde. Wenn wir nun analysieren, wie viel Magnesium, Eisen, Kalzium und andere Elemente in jedem Sternhaufen vorhanden sind, sind wir wie gute Köche, die auch genau sagen können, wie viel Salz, Zucker und Eier in ihren Keksen sind. Jeder hat eine einmalige chemische Signatur."

Die Astronomen wollen nun die chemischen Zusammensetzung einer größeren Anzahl von offenen Sternhaufen bestimmen. Wenn diese "DNA" bekannt ist, sollte der "Stammbaum" der Milchstraße sichtbar werden. Die Bestimmung der chemischen Signatur in Raum und Zeit wird zum Vergleich mit theoretischen Modellen von unschätzbarem Wert sein. "Noch ist da viel zu tun", so De Silva, "aber wir haben zumindest schon einmal gezeigt, was möglich ist. Wenn die Methode weiter getestet und verifiziert wurde, werden wir einmal ein detailliertes Bild über die Entwicklung der Milchstraße bekommen."

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siehe auch
Hubble: Kurzlebige stellare Kinderstuben - 18. Januar 2007
La Silla: Einblick in Tarantulas Reich - 10. Juni 2002
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ESO
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