[/Untertitel]
Betrachten Sie die Scheibe einer beliebigen großen Spiralgalaxie, und äußerlich erscheint sie glatt, mit gleichmäßig verteilten Sternen. Aber wenn sich junge Sterne bilden, gruppieren sie sich zu dichten Wolken aus Staub und Gas. Was passiert also, wenn die Galaxie reift, um die glatte Verteilung zu ermöglichen, die in Galaxien wie der Milchstraße zu sehen ist? Mit dem Spitzer-Weltraumteleskop der NASA hat ein internationales Astronomenteam Ströme junger Sterne entdeckt, die aus ihren Geburtskokons in fernen Galaxien fließen. Diese fernen Sternenströme bieten eine Antwort auf eines der grundlegendsten Rätsel der Astronomie.
Astronomen wissen, dass die Sternhaufen mit einem Alter von mehreren hundert Millionen Jahren zu verschwinden beginnen. Einige Mechanismen sollen dies erklären: Einige Cluster verdampfen, wenn zufällige interne Bewegungen Sterne nacheinander herausschleudern, und andere Cluster zerstreuen sich als Ergebnis von Kollisionen zwischen den Wolken, in denen sie geboren wurden. Beim Herauszoomen auf Mechanismen, die noch auf größeren Skalen arbeiten, zerstreuen Scherbewegungen, die durch die Rotation der Galaxie um ihr Zentrum verursacht werden, die Haufen von Haufen junger Sterne.
„Unsere Analyse beantwortet nun das große Rätsel. Indem wir unzählige Ströme junger Sterne über die von uns untersuchten Galaxienscheiben hinweg finden, sehen wir, dass der Mechanismus zum Auseinanderziehen der Haufen junger Sterne in Scherbewegungen der Muttergalaxie besteht. Diese Ströme sind das „fehlende Glied“, das wir brauchten, um zu verstehen, wie sich die Scheiben von Galaxien entwickeln, um so auszusehen, wie sie aussehen“, sagte Teamleiter David Block von der University of the Witwatersrand in Südafrika.
Entscheidend für diese Entdeckung war, einen Weg zu finden, zuvor verborgene junge Sternströme in Millionen Lichtjahren entfernten Galaxien abzubilden. Dazu nutzte das Team hochauflösende Infrarot-Beobachtungen vom Spitzer.
Die Verwendung von Infrarot statt sichtbarem Licht zur Betrachtung der Galaxien ermöglichte es der Gruppe, Sterne genau im richtigen Alter auszuwählen, wenn die Sterne gerade erst anfangen, sich aus ihren Haufen auszubreiten.
„Spitzer beobachtet im Infraroten, wo 100 Millionen Jahre alte Populationen von Sternen das Licht dominieren“, bemerkte Co-Autor Bruce Elmegreen von der IBM Research Division in New York. „Jüngere Regionen leuchten mehr im sichtbaren und ultravioletten Bereich des Spektrums, und ältere Regionen werden zu schwach, um sie zu sehen. So können wir all die Sterne herausfiltern, die wir nicht haben wollen, indem wir Bilder mit einer Infrarotkamera machen.“
Infrarot ist auch deshalb wichtig, weil Licht in diesem Teil des Spektrums die dichten Staubwolken durchdringen kann, die die Sternhaufen umgeben.
„Staub blockiert optisches Sternenlicht sehr effektiv“, sagte Robert Gehrz von der University of Minnesota, „aber Infrarotlicht mit seiner längeren Wellenlänge geht genau um die Staubpartikel herum, die unsere Sicht versperren. Dadurch kann das Infrarotlicht junger Sterne deutlicher gesehen werden.“
Aber selbst wenn die Bilder im Infraroten aufgenommen werden, werden sie immer noch vom Licht der glatten älteren Scheiben von Galaxien dominiert, nicht von den schwachen Spuren junger sich zerstreuender Haufen. Es waren spezielle mathematische Manipulationen erforderlich, um die Cluster herauszufiltern, deren schwache Spuren noch genau zu sehen sind, weil sie nicht glatt sind.
Teammitglied Ivanio Puerari vom Instituto Nacional de Astrofisica, Optica y Electronica in Puebla, Mexiko, verwendete eine Technik, die Anfang des 19. Jahrhunderts vom Mathematiker Jean Baptiste Fourier erfunden wurde. Die Technik ist effektiv ein räumlicher Filter, der Strukturen auf der physikalischen Skala ausfindig macht, in der die Sternentstehung stattfindet. „Die Strukturen sind auf den ursprünglichen Spitzer-Bildern mit dem menschlichen Auge nicht zu sehen“, bemerkte Puerari.
„Die Kombination aus Fourier-Filterung und Infrarotbildern hob Regionen mit der richtigen Größe und dem richtigen Alter hervor. Noch vor einem Jahr war es undenkbar, dann so viele Sternenströme in den Scheiben von Galaxien zu enthüllen. Diese Entdeckung unterstreicht weiterhin das enorme Potenzial des Spitzer-Weltraumteleskops, Beiträge zu leisten, die keiner von uns für möglich gehalten hätte“, kommentierte Giovanni Fazio vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Projektleiter des Spitzer-Infrarot-Array-Kamerateams, mit dem die Bilder und Co-Autor der Entdeckung.
„Galileo wäre sowohl als Astronom als auch als Mathematiker stolz gewesen. Es ist ein wunderbares Zusammenspiel zwischen dem Einsatz astronomischer Beobachtungen und Mathematik und Computern, genau 400 Jahre, seit Galileo 1609 mit seinem Teleskop unsere Milchstraße untersuchte“, sagte Fazio