Dies ist der Kern der Milchstraße, der im Infraroten gesehen wird und Merkmale enthüllt, die normalerweise von Gas und Staub verdeckt werden
Das weltweit größte luftgestützte Teleskop SOFIA hat in den Kern der Milchstraße geblickt und ein scharfes Bild der Region aufgenommen. Mit seiner Fähigkeit, im Infraroten zu sehen, kann SOFIA (Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy) das Zentrum der Milchstraße beobachten, eine Region, die von dichten Gas- und Staubwolken dominiert wird, die sichtbares Licht blockieren. Diese dichten Wolken sind der Stoff, aus dem Sterne entstehen, und dieses neueste Bild ist Teil der Bemühungen, zu verstehen, wie massereiche Sterne entstehen.
Eines der Geheimnisse in der Kernregion unserer Galaxie betrifft die Entstehung von Sternen, insbesondere von massereichen. Obwohl die Region viel mehr Gas und Staub enthält als andere Regionen der Galaxie, bilden sich dort weniger massereiche Sterne: 10-mal weniger als erwartet. Die Gründe dafür zu entwirren, ist wegen des dazwischenliegenden Gases und Staubes zwischen Erde und Kern schwierig.
Astronomen, die mit SOFIA arbeiten, haben ein Bild aufgenommen, das Aufschluss über die Geburt massereicher Sterne geben könnte. Wissenschaftler kombinierten die Leistung von SOFIA mit dem Spitzer-Weltraumteleskop der NASA und dem Herschel-Weltraumobservatorium der ESA, um dieses Bild zu erhalten. Das Bild zeigt die Bogencluster , die die dichteste Konzentration von Sternen in der Milchstraße enthält. Es unterstreicht auch die Quintuplet Cluster , die Millionen mal leuchtendere Sterne beherbergt als die Sonne. Beide Haufen sind etwa 100 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum der Milchstraße entfernt.
Arches Cluster (L) und Quintuplet Cluster (R.) Obwohl der Quintuplet Cluster nach den ersten fünf dort beobachteten Sternen benannt wurde, wissen wir heute, dass der Cluster eine große Anzahl massereicher junger Sterne enthält, genau wie der Arches Cluster. Bildnachweis: (L) Von ESO/P. Espinoza – http://www.eso.org/public/images/eso0921a/, CC BY 3.0. (R) Von ESA/Hubble, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=41549596
SOFIA wurde entwickelt, um die Erdatmosphäre und alle Probleme, die sie für die Infrarotastronomie mit sich bringt, ohne die Kosten eines Weltraumteleskops zu umgehen. Das FORCAST-Instrument von SOFIA (Faint Object Infrared CAmera for the SOFIA Telescope) kann Material im Kern der Galaxie sehen, das warm ist und Infrarotlicht mit einer Wellenlänge aussendet, die andere Teleskope nicht können. Durch die Kombination der Daten von FORCAST mit Daten aus dem Spitzer und Herschel Weltraumteleskope erstellten Astronomen ein zusammengesetztes Bild mit neuen Details.
„Es ist unglaublich, unser galaktisches Zentrum so detailliert zu sehen, wie wir es noch nie zuvor gesehen haben. Dieses Gebiet zu studieren war wie der Versuch, ein Puzzle aus fehlenden Teilen zusammenzusetzen.“
James Radomski, Wissenschaftler der University Space Research Association, SOFIA Science Center, NASAs Ames Research Center
Ein zusammengesetztes Infrarotbild des Kerns der Milchstraße. Das Bild hat einen Durchmesser von 600 Lichtjahren. Blau und Grün (25 und 36 Mikrometer) stammen von SOFIAs FORCAST-Instrument, Rot (70 Mikrometer) stammt vom Herschel-Weltraumobservatorium und Weiß (8 Mikrometer) stammt vom Spitzer-Weltraumteleskop. Bildquelle: NASA/SOFIA/JPL-Caltech/ESA/Herschel
Ein Papier, das frühe Ergebnisse dieser Arbeit hervorhebt, wurde beim Astrophysical Journal eingereicht. Das Bild wurde auch erstmals auf der Jahrestagung 2020 der American Astronomical Society präsentiert.
James Radomski ist Wissenschaftler der University Space Research Association am SOFIA Science Center des Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley. In einer Pressemitteilung sagte Radomski: „Es ist unglaublich, unser galaktisches Zentrum so detailliert zu sehen, wie wir es noch nie zuvor gesehen haben. Dieses Gebiet zu studieren war wie der Versuch, ein Puzzle mit fehlenden Teilen zusammenzusetzen. Die SOFIA-Daten schließen einige der Lücken und bringen uns einem vollständigen Bild deutlich näher.“
Die Daten geben Astronomen einen neuen, detaillierten Blick auf Strukturen in der Nähe des Quintuplets Clusters, die auf die Sternengeburt hinweisen könnten. Es zeigt auch etwas warmes Material in der Nähe des Arches-Clusters, das die Saat für die Bildung neuer Sterne sein könnte. Dieser neue hochauflösende Blick auf diese Merkmale könnte ein Hinweis darauf sein, wie einige der massereichsten Sterne in einer kleinen Region so nah beieinander liegen können, während die Umgebung eine überraschend niedrige Sternentstehungsrate aufweist.
„Wenn wir verstehen, wie eine massive Sternengeburt im Zentrum unserer eigenen Galaxie stattfindet, erhalten wir Informationen, die uns helfen können, andere, weiter entfernte Galaxien kennenzulernen“, sagte Matthew Hankins, Postdoktorand am California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien und leitender Forscher von dem Projekt. „Der Einsatz mehrerer Teleskope gibt uns Hinweise, die wir brauchen, um diese Prozesse zu verstehen, und es gibt noch mehr zu entdecken.“
Der Kern der Milchstraße ist eine Region komplexer Magnetfelder, die die Sternentstehung beeinflussen können. Dies ist eine Darstellung davon, wie unsere Galaxie am Himmel aussehen würde, wenn wir Magnetfelder sehen könnten. Die Ebene der Galaxie verläuft horizontal durch die Mitte, und die Richtung des galaktischen Zentrums ist die Mitte der Karte. Rot-rosa Farben zeigen zunehmende galaktische Magnetfeldstärken, wo die Richtung zur Erde zeigt. Blau-violette Farben zeigen zunehmende galaktische Magnetfeldstärken, wo die Richtung von der Erde weg zeigt. Bildquelle: Sobey et al, 2019.
Es gibt viel zu entwirren, wenn es darum geht, die Sternengeburt im Kern der Milchstraße zu verstehen. Der galaktische Kern ist möglicherweise die extremste Region, wenn es um die Bildung von Sternen geht. Obwohl die Region etwa 80% des sternbildenden Materials der Galaxie enthält, verlangsamt etwas den Prozess. Es ist eine Region mit komplexen Magnetfeldern, einem starken Gravitationsbrunnen, dichten Molekülwolken, Turbulenzen und hohen Temperaturen.
Im Kern der Galaxie beträgt die Sternentstehungsrate nur 0,1 Sonnenmassen pro Jahr von den 1,2 Sonnenmassen pro Jahr, die die gesamte Galaxie produziert. Das ist zehnmal weniger als die Vorhersagen aktueller theoretischer Modelle. Wissenschaftler hoffen, dass diese neuen Bilddaten dazu beitragen werden, die Region und das Fehlen von Sternentstehung zu verstehen.
Aber die geringe Häufigkeit der Sternentstehung im Kern der Milchstraße ist nur eines der Geheimnisse dieser Region. Eine andere betrifft Sagittarius A-Star (Sgr. A*), das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie.
Ein Bild von Sgr. A* (nicht von SOFIA.) Obwohl es leiser ist als andere supermassereiche Schwarze Löcher, schluckt es dennoch Material und emittiert energiereiche Strahlung. In diesem Fall emittiert es einen Röntgenstrahl, der etwa 400-mal heller ist als im Normalzustand. Bildquelle: Von NASA/CXC/Stanford/I. Zhuravleva et al.
Ein Ring aus Material mit einem Durchmesser von etwa 10 Lichtjahren umgibt Sgr. EIN*. Obwohl Sgr. A* ist leiser als seine Gegenstücke in anderen Spiralgalaxien, es schluckt immer noch Material und emittiert dadurch hochenergetische Strahlung. Der Materialring spielt eine wichtige Rolle bei der Zufuhr von Material in das Schwarze Loch selbst. Aber der Ursprung des Rings selbst ist ein Rätsel, zum Teil weil der Ring mit der Zeit erschöpft sein sollte. Aber die neuen Daten von SOFIA, Spitzer und Herschel zeigen einige Strukturen in der Region, die zeigen könnten, dass neues Material in den Ring eingebaut wird.
Die Daten für diese Bilder wurden im Juli 2019 aufgenommen, als SOFIA in der Nähe von Christchurch, Neuseeland, operierte, um den südlichen Himmel zu untersuchen.
Mehr:
- Pressemitteilung: SOFIA enthüllt neue Ansicht des Zentrums der Milchstraße
- Forschungsarbeit (nur Zusammenfassung): Einschränken der jüngsten Sternentstehung im Galaktischen Zentrum: Ein SOFIA/FORCAST Legacy-Programm
- Universum heute: Erstaunliches hochauflösendes Bild des Kerns der Milchstraße, einer Region mit überraschend geringer Sternentstehung im Vergleich zu anderen Galaxien