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MILCHSTRASSE
Die Quelle des Materials für neue Sterne
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie 
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14. Januar 2020

Woher stammt das Material in den Spiralarmen der Milchstraße, aus dem sich letztendlich neue Sterne bilden? Die Analyse von Eigenschaften des galaktischen Magnetfelds lieferte nun Hinweise dafür, dass das dünn verteilte sogenannte Warme Ionisierte Medium (WIM) die Quelle für das Gas und den Staub ist, der die Sternentstehung ermöglicht.

THOR

Ausschnitt der THOR-Durchmusterung in der Nähe des Sagittariusarms der Milchstraße.  Bild: J. Stil/University of Calgary/MPIA  [Großansicht]

Die Milchstraße ist eine Spiralgalaxie, eine scheibenförmige Sterneninsel im Kosmos, in der sich die meisten hellen und jungen Sterne in Spiralarmen anhäufen. Dort entstehen sie aus dem dichten Interstellaren Medium (ISM), das aus Gas (insbesondere Wasserstoff) und Staub (mikroskopische Körper mit hohen Anteilen an Kohlenstoff und Silizium) besteht und sich auf Bildern als dunkles Band vor dem Sternenhintergrund abhebt.

Damit stetig neue Sterne entstehen können, muss laufend Material in die Spiralarme gespült werden, welches den Vorrat an Gas und Staub wieder auffüllt. Eine Gruppe von Astronomen der Universität Calgary in Kanada, des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und anderen Forschungseinrichtungen konnte nun zeigen, dass der Nachschub von einer deutlich heißeren Komponente des ISM stammt, die gewöhnlich die gesamte Milchstraße einhüllt. Dieses "Warme Ionisierte Medium" (WIM) hat eine mittlere Temperatur von 10.000 Grad.

Energiereiche Strahlung von heißen Sternen führt dazu, dass das Wasserstoffgas des WIM größtenteils ionisiert ist. Die jetzt vorgestellten Ergebnisse lassen darauf schließen, dass das WIM sich in einem schmalen Bereich nahe eines Spiralarms verdichtet und allmählich unter Abkühlung hineinfließt.

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Dem dichten WIM auf die Spur gekommen sind die Wissenschaftler durch die Vermessung der sogenannten Faradayrotation, einem Effekt, der nach dem englischen Physiker Michael Faraday benannt ist. Dabei ändert sich die Polarisationsrichtung von linear polarisierter Radiostrahlung, wenn sie durch ein Plasma, also durch ionisiertes Gas, läuft, das von einem Magnetfeld durchzogen ist. Man spricht von polarisierter Strahlung, wenn das elektrische Feld nur in einer Ebene schwingt.

Gewöhnliches Licht ist nicht polarisiert. Das Ausmaß der Richtungsänderung der Polarisation hängt zudem von der beobachteten Wellenlänge ab. Im Rahmen der jetzt vorgestellten Studie konnte das Team ein ungewöhnlich starkes Signal in einem eher unscheinbaren Bereich der Milchstraße ermitteln, der sich unmittelbar an der Seite des Sagittarius-Arms der Milchstraße anschmiegt, die dem galaktischen Zentrum zugewandt ist. Der Spiralarm selber sticht in den Bilddaten durch starke Radiostrahlung heraus, die von eingebetteten heißen Sternen und Supernova-Überresten erzeugt wird.

Die stärkste Verschiebung der Polarisation findet sich jedoch außerhalb dieser markanten Zone. Daraus folgern die Astronomen, dass die erhöhte Faradayrotation nicht innerhalb dieses aktiven Teils des Spiralarms entspringt. Demnach stammt es von verdichtetem WIM, welches wie das Magnetfeld zu einer weniger offensichtlichen Komponente des Spiralarms gehört.

Die Analyse basiert auf der THOR-Durchmusterung (The HI/OH Recombination Line Survey of the Milky Way), die seit einigen Jahren am MPIA erstellt und in der ein großer Bereich der Milchstraße bei mehreren Radiowellenlängen beobachtet wird. Polarisierte Strahlungsquellen wie weit entfernte Quasare oder Neutronensterne dienen als "Sonden" zur Bestimmung der Faradayrotation.

Somit können die Astronomen nicht nur die ansonsten schwierig zu vermessenden Magnetfelder in der Milchstraße ausfindig machen, sondern die Struktur und Eigenschaften des heißen Gases ergründen. "Das starke Signal in einem eher unauffälligen Bereich der Milchstraße hat uns sehr überrascht", sagt Henrik Beuther vom MPIA, der das THOR-Projekt leitet. "Diese Ergebnisse zeigen uns, dass es bei der Erforschung der Struktur und der Dynamik der Milchstraße immer noch viel zu entdecken gibt."

Über die Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters erschienen ist.

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siehe auch
Galaxien: Die Rolle des interstellaren Mediums - 6. März 2017
ALMA: Verzweigte Moleküle im interstellaren Raum - 26. September 2014
Interstellares Medium: Der Stoff zwischen den Sternen - 18. Juni 2010
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für Astronomie
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