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VLBA
Die andere Seite der Milchstraße
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Institus für Radioastronomie
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16. Oktober 2017

Astronomen haben mit dem Very Long Baseline Array die Entfernung zu einem Sternentstehungsgebiet vermessen, das sich jenseits des galaktischen Zentrums auf der anderen Seite der Milchstraße befindet. Ihr Messresultat bringt sie tief in den vergleichsweise unbekannten Bereich unserer Galaxis und verdoppelt den bisherigen Rekordwert für eine Entfernungsbestimmung innerhalb der Milchstraße.

Milchstaraße

Künstlerische Darstellung der Milchstraße mit der Position der Sonne und der Maserquelle G007.47+00.05, die in einem Sternentstehungsgebiet im Scutum-Centaurus-Spiralarm der Milchstraße liegt.  Bild: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF; Robert Hurt, NASA [Großansicht]

Entfernungsbestimmungen sind entscheidend für das Verständnis des strukturellen Aufbaus der Milchstraße. Das meiste Material in unserer Galaxis, die prinzipiell aus Sternen, Gas und Staub aufgebaut ist, befindet sich in einer flachen Scheibe, in die auch unser Sonnensystem eingebettet ist. Da wir unsere Milchstraße nicht von außerhalb betrachten können, kann ihre Struktur einschließlich des Verlaufs ihrer Spiralarme nur durch die Bestimmung des Abstands zu einzelnen Objekten an unterschiedlichen Positionen der Galaxis vermessen werden.

Die Astronomen verwenden dafür die Messtechnik der trigonometrischen Parallaxe, die Friedrich Wilhelm Bessel im Jahre 1838 erstmalig verwendet hat, um die Entfernung zu dem Stern 61 Cygni im Sternbild Schwan zu bestimmen. Diese Technik vermisst die scheinbare Verschiebung der Position eines astronomischen Objektes am Himmel bei der Betrachtung von entgegengesetzten Positionen der Erdbahn bei ihrem Lauf um die Sonne. Der Effekt kann dadurch veranschaulicht werden, dass man einen Finger unmittelbar vor die Nase hält und abwechselnd jeweils ein Auge schließt – der Finger scheint dabei von einer Position zur anderen zu hüpfen.

Die Messung des Winkels der scheinbaren Positionsverschiebung eines Himmelsobjekts ermöglicht den Forschern die Anwendung einfacher Trigonometrie, um daraus direkt die Entfernung zu diesem Objekt abzuleiten. Je kleiner der gemessene Winkel, desto größer die Entfernung. Im Rahmen des Bar and Spiral Structure Legacy (BeSSeL) Projekts ist es nun möglich, Parallaxen in der Milchstraße mit dem Very Long Baseline Array (VLBA), einem kontinentalen Radioteleskop-Netzwerk mit zehn über Nordamerika, Hawaii und die Karibik verteilten Einzelteleskopen 1000-mal genauer zu bestimmen als es für Bessel möglich war. Im vorliegenden Fall entspricht der gemessene Wert dem Winkeldurchmesser eines Fußballs auf der Oberfläche des Mondes.

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"Mit dem VLBA können wir nun die gesamte Ausdehnung unserer Milchstraße genau vermessen", sagt Alberto Sanna vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR). Die neuen VLBA-Beobachtungen aus den Jahren 2014 und 2015 ergeben eine Entfernung von mehr als 66.000 Lichtjahren für das Sternentstehungsgebiet G007.47+00.05 auf der entgegengesetzten Seite der Milchstraße, weit jenseits des Galaktischen Zentrums in einer Entfernung von 27.000 Lichtjahren. Der vorherige Rekord für eine Parallaxenmessung in der Milchstraße lag bei rund 36.000 Lichtjahren.

"Die meisten Sterne und das meiste Gas in unserer Milchstraße liegen innerhalb der mit der neuen Messung erzielten Reichweite. Mit dem VLBA haben wir jetzt das Potential, eine genügende Anzahl von Entfernungen abzuleiten, um damit Form und Verlauf der Spiralarme in unserer Galaxis zu bestimmen", erklärt Sanna.

Mit den VLBA-Beobachtungen wurde die Entfernung zu einem Sternentstehungsgebiet in unserer Milchstraße bestimmt. Diese Gebiete umfassen Bereiche, in denen Wasser- und Methanolmoleküle als natürliche Verstärker von Radiosignalen wirken – diese sogenannten Maser sind in Radiowellen das Äquivalent zu Lasern im Bereich des sichtbaren Lichts. Der Masereffekt führt zu starken und leicht messbaren Signalen für die Beobachtung mit Radioteleskopen.

In der Milchstraße gibt es Hunderte solcher Sternentstehungsgebiete mit darin enthaltenen Maserquellen. "Wir haben insgesamt eine Vielzahl von Meilensteinen für unser Vermessungsprojekt. Aber dieses hier ist etwas ganz spezielles: ein Blick quer durch die Milchstraße entlang ihres Zentrums bis weit hinaus auf die andere Seite", sagt Karl Menten, ebenfalls vom MPIfR.

Das Ziel der Astronomen ist aufzuzeigen wie unsere Milchstraße genau aussehen würde, wenn man sie von oben sehen und aus etwa einer Million Lichtjahre Entfernung auf die gewaltige Spirale blicken könnte, statt sie aus der Scheibe heraus untersuchen zu müssen. Diese Aufgabe wird noch eine Reihe von weiteren Beobachtungen erfordern sowie eine Menge mühevoller Arbeit in der Datenanalyse. Aber zumindest die Werkzeuge für das Projekt sollten, so die Astronomen, dafür jetzt vorhanden sein. "Innerhalb der nächsten zehn Jahre sollten wir ein ziemlich komplettes Bild erhalten", hofft Mark Reid vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der am Freitag in der Zeitschrift Science erschienen ist.

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siehe auch
WISE: Neues über die Struktur der Milchstraße - 5. Juni 2015
Milchstraße: Bulge und Balken eine Struktur? - 22. Mai 2015
Milchstraße: Masse mithilfe von Sternstrom bestimmt - 22. April 2015
Lokale Gruppe: Wie massereich ist unsere Milchstraße? - 31. Juli 2014
VLBA: Milchstraße massereicher als gedacht - 6. Januar 2009
Spitzer: Milchstraße hat zwei Arme weniger - 4. Juni 2008
Spitzer: Milchstraße hat einen Balken - 17. August 2005
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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