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HERSCHEL
Staub im lokalen Universum im Visier
von Stefan Deiters
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19. März 2014

Auf Grundlage von Daten des ESA-Weltraumteleskops Herschel haben Astronomen jetzt die bislang umfassendste Erfassung von Staub in Galaxien im näheren Universum vorgelegt. Staubkörner spielen bei der Entstehung von Sternen und Planeten eine wichtige Rolle. Über die Eigenschaften des Staubs in anderen Galaxien weiß man jedoch bislang recht wenig.

Galaxien

Galaxien der Durchmusterung von Herschel im Infraroten. Bild: ESA/Herschel/HRS-SAG2 and HeViCS Key Programmes/L. Cortese (Swinburne University) [Großansicht]

Galaxien

Galaxien der Durchmusterung von Herschel im sichtbaren Bereich des Lichts.  Bild: Sloan Digital Sky Survey/L. Cortese (Swinburne University) [Großansicht]

Im täglichen Leben ist Staub eher ein Ärgernis und auch im Weltraum können diese winzigen Partikel immer wieder für Probleme sorgen, indem sie beispielsweise Beobachtungen - zumindest im sichtbaren Bereich des Lichts - erschweren oder gar unmöglich machen. Staub spielt allerdings auch eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Sternen und Planeten.

Über die Eigenschaften von Staub, insbesondere in anderen Galaxien, weiß man jedoch bislang noch nicht viel. So fragen sich Astronomen schon seit längerem, ob sich der Staub in verschiedenen Galaxientypen unterscheidet und wie diese Unterschiede eventuell die Entwicklung der Galaxien beeinflussen könnten.

Mit dem Infrarot-Weltraumteleskop Herschel der europäischen Weltraumagentur ESA, das bis letztes Jahr Beobachtungen gemacht hat, wurde daher eine umfassende Durchmusterung von Galaxien durchgeführt, die zwischen 50 und 80 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Gerade im Infraroten und in Submillimeter-Wellenlängen lässt sich der Staub in Galaxien besonders gut untersuchen.

Der jetzt vorgestellte Katalog umfasst 323 Galaxien mit ganz unterschiedlicher Sternentstehungsaktivität und mit verschiedener chemischer Zusammensetzung, die mit den Instrumenten des Weltraumteleskops beobachtet wurden. Aus einer Auswahl dieser Galaxien hat die ESA ein Mosaik zusammengestellt, in dem oben links die staubreichen und unten rechts die staubarmen Galaxien dargestellt sind.

Bei den staubreichen Galaxien handelt es sich in der Regel um Spiralgalaxien oder irreguläre Systeme, bei den staubarmen meist um elliptische Galaxien. Die blauen und roten Bereiche stehen dabei für Regionen mit kälterem bzw. wärmerem Staub. Der Staub wird durch das gesammelte Licht der Sterne einer Galaxie erwärmt, wobei er die höchsten Temperaturen in Sternentstehungsregionen aufweist.

Zum Vergleich hat die ESA das gleiche Galaxien-Mosaik auch aus Bildern des Sloan Digital Sky Survey erstellt, die im sichtbaren Bereich des Lichts gemacht wurden. Hier steht blau für jüngere Sterne, also massereiche heiße Sterne, die ihren Brennstoff sehr schnell verbrauchen und denen daher nur ein recht kurzes stellares Leben vergönnt ist. Bei roten Sternen handelt es sich um ältere Sonnen, die masseärmer und kälter sind, da sie deutlich sparsamer mit ihrem Brennstoff umgehen. Die Unterschiede zwischen den Galaxien im Infraroten und im sichtbaren Bereich des Lichts fallen beim Vergleich der Bilder sofort ins Auge.

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Mithilfe der Herschel-Beobachtungen können Astronomen nun bestimmen, wie viel Strahlung vom Staub in Abhängigkeit von der Wellenlänge ausgesandt wird. Dies verrät ihnen etwas über die physikalischen Eigenschaften des Staubs. So sollten sich beispielsweise in einer Galaxie mit hoher Sternentstehungsaktivität mehr massereiche, heiße Sterne finden und der Staub daher wärmer sein. Das bedeutet aber auch, dass ein größerer Teil der Strahlung des Staubs in kürzeren Wellenlängen ausgesandt wird.

Allerdings zeigten sich beim Vergleich der einzelnen Galaxien stärkere Unterschiede als sich allein durch die Sternentstehungsrate erklären lassen würde. Dies deutet darauf hin, dass auch andere Faktoren, wie etwa die chemische Zusammensetzung, eine wichtige Rolle spielen.

Der Katalog dürfte eine wichtige Grundlage zur Untersuchung der Rolle des Staubs bei der Entwicklung von Galaxien in ganz unterschiedlichen Phasen der Geschichte des Universums bilden und soll durch weitere Beobachtungen, etwa mit dem Radioteleskopverbund ALMA in der chilenischen Atacamawüste, noch ergänzt werden. Mit ALMA lassen sich auch Galaxien in der Frühphase des Weltraums untersuchen. 

Über die Beobachtungen berichten die Astronomen jetzt in einem Fachartikel in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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siehe auch
Kosmischer Staub: Blick in die Kinderstube der Sterne und Planeten - 14. Juli 2010
Kosmischer Staub: Auf der Spur der ersten Festkörper im All - 9. September 2008
Extrasolare Planeten: Was Staub über ferne Welten verrät - 29. April 2005
Kosmischer Staub: Vier Sonden untersuchen kosmischen Staub - 17. Juli 2001
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Herschel, Seite der ESA
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