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ALMA
Heftige Sternentstehung, weniger Sterne?
von Stefan Deiters
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25. Juli 2013

Neue Beobachtungen mit dem Radioteleskopverbund ALMA lieferten Astronomen jetzt neue Hinweise darauf, dass heftige Sternentstehung in einer Galaxie spätere Generationen von Sternen verhindern kann. Die Daten aus der nahegelegenen Sculptor-Galaxie könnten erklären helfen, warum es im Universum offenbar nur wenig extrem massereiche Galaxien gibt.

NGC 253

Die Sculptor-Galaxie NGC 253. Bild: ESO/INAF-VST / A. Grado / L. Limatola/INAF-Capodimonte Observatory [Großansicht als Bild des Tages vom 3. Mai 2013]

Galaxien wie unsere Milchstraße bestehen aus vielen Milliarden Sternen. Daher ist die Frage von großer Bedeutung, wodurch die Anzahl der Sterne bestimmt wird, die sich durch Sternentstehung in einer Galaxie neu bilden. Astronomen haben aus diesem Grund mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) - einem Radioteleskopverbund in der chilenischen Atacamawüste - die Sculptor-Galaxie beobachtet, eine 11,5 Millionen Lichtjahre entfernte Spiralgalaxie im Sternbild Bildhauer.

Die Sculptor-Galaxie ist für die Astronomen deswegen ein so wertvolles Beobachtungsobjekt, da es sich bei dem System um eine der uns am nächsten gelegenen Starburst-Galaxien handelt. In Starburst-Galaxien entstehen mit einer außergewöhnlich hohen Rate neue Sterne - genau wie dies vermutlich auch im jungen Universum geschehen ist. Bei ihren Untersuchungen stellten die Astronomen fest, dass große Mengen an kühlem Gas vom Zentralbereich der Scheibe ins All strömen.

"Dank der Empfindlichkeit von ALMA und des hervorragenden Auflösungsvermögens konnten wir zum ersten Mal starke Konzentrationen kalten Gases ausmachen, das durch die starken Druckwellen weggeblasen wird, die sich in Form von sich ausdehnenden Hüllen um die jungen Sterne ausbilden", erklärt Alberto Bolatto von der University of Maryland in den USA, der gegenwärtig am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg forscht. "Die Gasmenge, die wir messen, zeigt deutlich, dass einige wachsende Galaxien mehr Gas ins All hinausblasen als sie anziehen. Wir könnten hier also ein Beispiel für ein Phänomen sehen, das im frühen Universum häufig vorgekommen ist."

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Die Beobachtungen könnten erklären helfen, warum Astronomen bislang nur wenige extrem massereiche Galaxien im Universum entdeckt haben. Computermodelle deuten nämlich darauf hin, dass ältere, rötliche Galaxien eine deutlich größere Masse haben und aus mehr Sternen bestehen sollten, als tatsächlich beobachtet wird. Es könnte also sein, dass die Winde, die durch eine heftige Phase von Sternentstehung erzeugt werden, so stark sind, dass das Material für die nächste Generation von Sternen einfach weggeblasen wird.

Dabei passt die Struktur des jetzt entdeckten kalten Gases nahezu perfekt zu zuvor beobachteten Ausströmungen von heißem ionisierten Gas. "Wir können jetzt Schritt für Schritt verfolgen, wie sich aus heftiger Sternentstehung solche Ausströmungen entwickeln", freut sich Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg über die neuen Resultate.

Die Mengen an molekularem Gas, die ins All geblasen werden, sind beachtlich: Die Astrononen berechneten, dass jedes Jahr Gas mit einer Masse entsprechend fast der zehnfachen Masse unserer Sonne auf Geschwindigkeiten zwischen 150.000 und 1.000.000 Kilometern pro Stunde beschleunigt wird. Wahrscheinlich ist die Menge sogar noch deutlich größer. Das ist auf jeden Fall mehr Gas, als die Galaxie zur selben Zeit in neue Sterne umwandelt. Mit dieser Rate könnte die Galaxie bereits nach 60 Millionen Jahren über kein Gas zur Bildung von Sternen mehr verfügen.

Künftige Beobachtungen mit dem Teleskopverbund, von dem für die jetzt vorgestellten Beobachtungen lediglich 16 Antennen verwendet worden waren, sollten weitere Informationen über das Schicksal des weggeblasenen Gases liefern. So ist derzeit noch nicht klar, ob die Geschwindigkeit des Gases ausreichend groß ist, um die Galaxie tatsächlich verlassen zu können. Es wäre auch möglich, dass sich das Gas zunächst im Halo der Galaxie sammelt und zu einem späteren Zeitpunkt dann wieder auf die Scheibe "hinabregnet", um dort wieder für die Sternentstehung zur Verfügung zu stehen.

"Für mich ist dies ein Paradebeispiel dafür, wie neue Instrumente die Zukunft der Astronomie bestimmen. Wir haben die Starburst-Region in NGC 253 und andere nahegelegene Starburst-Galaxien fast zehn Jahre lang untersucht. Aber bevor es ALMA gab, hatten wir keine Chance, derart feine Details zu sehen" so Walter. "Es ist aufregend, sich auszumalen, was uns ALMA mit 66 Antennen über diese Art von Materieströmen zeigen wird."

Die Astronomen berichten über ihre Beobachtungen in der heute erscheinenden Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Nature.

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siehe auch
VST: Spiralgalaxie im Glanz junger Sterne - 15. Dezember 2011
ESO: VISTA blickt auf die Sculptor-Galaxie - 16. Juni 2010
HESS: Galaxienzentrum im Gammalicht - 28. September 2009
VLT: Neue Details aus NGC 253 - 20. Januar 2009
Bild des Tages - 18. September 2008: NGC 253
Links im WWW
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