Forschungsschwerpunkte

Sternentstehung und Astrochemie

Kohlenmonoxid Kartierung des Orion Nebels mit dem APEX Teleskop. Bild vergrößern
Kohlenmonoxid Kartierung des Orion Nebels mit dem APEX Teleskop.

Massereiche Sterne prägen auf vielfältige Weise das Erscheinungsbild von Galaxien: mit kräftigen Ausflüssen während ihres Entstehungsprozesses, mit ihrer UV-Strahlung und Sternwinden, und am Ende ihres Lebens durch gewaltige Supernova Explosionen.  Trotz ihrer Bedeutung ist viel weniger bekannt über die Entstehung massereicher Sterne als über sonnenähnliche (massearme) Sterne.

Mit Teleskopen, die einen weiten Wellenlängen Bereich überdecken (z.B. dem Effelsberg 100m-Teleskop im cm-Bereich und APEX, Herschel und SOFIA im submm-Bereich) studieren Wissenschaftler der Gruppe eine Vielzahl von Aspekten der Sternentstehung, insbesondere mit großräumigen Kartierungen, um neue Sternentstehungsgebiete in unterschiedlichsten Entwicklungsstadien zu finden und dann zu charakterisieren, und außerdem mit Moleküllinien-Durchmusterungen, um deren physikalischen und chemischen Bedingungen zu bestimmen.

Das Zentrum unserer Milchstrasse

870 Mikrometer Strahlung der zentralen, molekularen Region im Galaktischen Zentrum. Die Karte wurde mit der LABOCA Kamera am APEX Teleskop erstellt. Bild vergrößern
870 Mikrometer Strahlung der zentralen, molekularen Region im Galaktischen Zentrum. Die Karte wurde mit der LABOCA Kamera am APEX Teleskop erstellt. [weniger]

Wegen ihrer Nähe zum Zentrum unserer Galaxis haben Molekülwolken in der Umgebung des Galaktischen Zentrums andere Eigenschaften als Molekülwolken in der Galaktischen Scheibe, daher höhere kinetische Temperaturen, größere Linienbreiten, höhere Ionisationsraten durch kosmische Strahlung etc. Sie werden durch die dort herrschenden großen Gravitationspotential-Gradienten beeinflußt und sind den vielen sehr energetischen Prozessen dort unterworfen. Das Studium des Galaktischen Zentrums eröffnet uns eine ausgezeichnete Möglichkeit, die chemischen und physikalischen Prozesse in den Zentren von Galaxien zu studieren.

Die Struktur unserer Milchstrasse

Unsere Milchstraße ist eine Spiralgalaxie wie wir durch Beobachtungen von CO und HI Gas sowie Sternzählungen wissen. Unsere Position innerhalb der Milchstraße macht es jedoch schwierig die genaue Zahl und Position der Spiralarme zu bestimmen. Dadurch sind viele grundlegende Parameter der Milchstraße noch immer unbekannt. Obwohl es in den letzten Jahren viele Durchmusterungen der Milchstraße in vielen Wellenlängenbereichen gegeben hat, so sind sie ihrer Natur nach zwei-dimensional und eine Rekonstruktion der drei-dimensionalen Struktur der Milchstraße ist sehr schwierig.

Mithilfe der VLBI Messung von trigonometrischen Parallaxen in Richtung vieler massereicher Sternentstehungsgebiete arbeiten wir nun innerhalb des BeSSel Projekts an der drei-dimensionalen Vermessung unserer Milchstraße.

Spätphasen der Sternentwicklung

Am Ende ihres Lebens durchlaufen Sterne eine Sequenz von Phasen als roten Riese verbunden mit intensiven Massenverlust. Dieser führt zu atomaren und molekularen zirkumstellaren Hüllen, welche die roten Riesen einhüllen und sie zu hellen Infrarot Objekten machen. Nach einer Zeit wird der Stern heiß genug um seine Hülle zu ionizieren und es bildet sich ein sogenannter Planetarischer Nebel aus.   

Nahe Galaxien

Studien des interstellaren Mediums in nahen Galaxien erlauben wichtige Einblicke in die physikalischen und chemischen Prozesse, die für die Evolution von Galaxien verantwortlich sind. Beobachtungen im Bereich der Submillimeter-Strahlung mit APEX und Herschel sind besonders wichtig, da sie Aufschluss über das kalte Gas liefern - das Material aus dem neue Sterne gebildet werden. Die Beziehungen zwischen den chemischen und physikalischen Eigenschaften der kalten Gasphase und der Sternentstehung in Galaxien ist ein Schwerpunkt unserer Forschung.

Die kalte Phase des interstellaren Mediums besteht hauptsächlich aus molekularem Gas. Beobachtungen von Molekülemissionslinien und der Strahlung des kalten Staubes erlauben Messungen der Kinematik, der Kühlung/Heizung und der chemischen Zusammensetzung von Molekülwolken.

Die Umgebung in der sich kalte Wolken befinden, beeinflusst massgeblich ihre Fähigkeit Sterne zu bilden. Beobachtungen naher Galaxien erlauben die gesamte Bandbreite von Zuständen des kalten Gases im lokalen Universum zu untersuchen. Damit stellt die Erforschung naher Galaxien das Rüstzeug bereit, um auch die Sternentstehung und die Galaxienentwicklung in der Frühzeit des Universums zu verstehen. [mehr]

Frühes Universum

Im letzten Jahrzehnt wurden fundamentale Fortschritte in unserem Verständnis der Galaxienevolution seit der Zeit des Urknalls erziehlt. Tiefe Beobachtungen im Bereich der sub-millimeter Strahlung haben dabei eine spezielle Bedeutung da sie auch durch Staub verdeckte Regionen starker Sternentstehung nachweissen kann welche bei anderen Wellenlängen nicht zu sehen sind.

In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern auf der ganzen Welt hat unsere Gruppe eine der tiefsten und grössten Karten der sub-millimeter Emission entfernter Galaxien erstellt. Die Detektion dieser staubigen, aktiven Galaxien mit dem LABOCA Instrument am APEX Telescop und in anderen Durchmusterungen erlaubt detailierte weiterführende Studien in anderen Wellenlängen um die Natur dieser Systeme und ihre Rolle in der Evolutionsgeschichte der Galaxien zu bestimmen. Dazu gehören hochauflösende und spektroskopische Beobachtungen mit den IRAM Teleskopen, ALMA und vielen weiteren führenden Observatorien auf der Welt. Desweiteren erlaubt das hohe Alter dieser Objekte Studien zur Variabilität der Naturkonstanten bis zu 12 Billionen Jahren in der Vergangenheit durchzuführen.. [mehr]

 
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