Vermessung des kalten Universums
Neuartige Himmelskarte mit dem APEX-Teleskop
Die hier vorgestellte neue astronomische Kartierung trägt den Namen "APEX Telescope Large Area Survey of the Galaxy" (ATLASGAL). Sie zeigt Strahlung unserer Milchstraße in Submillimeter-Wellenlängen (dem Bereich zwischen Infrarotstrahlung und Radio-Wellenlängen). Die Bilder des Weltalls in diesem Wellenlängenbereich sind unverzichtbar, um einerseits die Geburtsorte neuer Sterne zu erforschen, andererseits den komplexen Aufbau des Zentralbereichs unserer Milchstraße.
"ATLASGAL ermöglicht uns einen neuen Einblick in unsere Milchstraße. Die Beobachtungen erlauben uns nicht nur, zu erforschen, wie massereiche Sterne entstehen, sie geben uns auch einen Überblick über die großskalige Struktur unserer Milchstraße", sagt Frederic Schuller vom MPIfR, der Leiter des ATLASGAL-Forschungsteams.
Die neue Submillimeter-Kartierung umfasst einen Flächenbereich von ca. 95 Quadratgrad am Himmel. Sie verläuft in einem nur zwei Grad breiten Streifen entlang der Ebene unserer Milchstraße (das entspricht dem vierfachen Durchmesser des Vollmonds) über eine Gesamtlänge von mehr als 40 Grad. Die Beobachtungen über eine Länge von 16000 einzelnen Bildpunkten (oder Pixeln) wurden mit der am MPIfR gebauten Bolometer-Kamera LABOCA im Submillimeterbereich (bei einer Wellenlänge von 0,87 mm) am von der ESO betriebenen APEX-Teleskop durchgeführt. APEX befindet sich in 5100 m Höhe auf dem extrem trockenen Chajnantor-Plateau in den chilenischen Anden, einem für Submillimeter-Astronomie ideal geeigneten Standort.
Das interstellare Medium, also das Material zwischen den Sternen, ist zusamengesetzt aus Gas und Staubkörnern, vielleicht vergleichbar mit feinem Sand oder Ruß. Der Hauptbestandteil des Gases ist Wasserstoff, der als Molekül relativ schwer nachzuweisen ist. Astronomen erforschen daher Regionen dichten interstellaren Gases vorwiegend über die Suche nach der schwachen Temperaturstrahlung kosmischer Staubkörner.
Die Submillimeterstrahlung ermöglicht den Nachweis dieser leuchtenden Staubwolken, die doch den Blick ins Universum durch die Absorption des sichtbaren Lichts verhindern. So werden in den ATLASGAL-Beobachtungen auch die dichteren Zentralregionen unserer Milchstraße in Richtung des Sternbilds Schütze (Sagittarius) sichtbar, die ansonsten durch eine dicke Schicht von Staubwolken verdeckt bleiben.
Die hier veröffentlichte Karte enthält Tausende von dichten Staubklumpen, viele davon erstmalig nachgewiesen, die Geburtsorte für die künftige Entstehung von massereichen Sternen aufzeigen. Diese Staubklumpen umfassen typischerweise einige Lichtjahre im Durchmesser, sie haben Massen zwischen zehnmal und einigen Tausend mal der Masse unserer Sonne. Das ist hinreichend für die Entstehung massereicher Sterne oder sogar Sternhaufen. Dazu zeigen die ATLASGAL-Daten auch diffuse Strahlung aus dem Bereich zwischen den Staubklumpen, eine Reihe von filamentartigen Strukturen und Blasen im interstellaren Medium, die durch Supernova-Explosionen und die Winde massereicher Sterne erzeugt wurden.
Abb. 1 zeigt die Sternentstehungsgebiete, einzelne Wolken oder größere Komplexe, beobachtet mit ATLASGAL in Submillimeter-Wellenlängen, und, im Vergleich dazu, die heißere Komponente von Staubhüllen um weiter entwickelte junge Sterne, beobachtet mit dem "Midcourse Space Experiment" (MSX) in Infrarot-Wellenlängen.
Zu den Highlights der ATLASGAL-Kartierung gehört sicherlich der Zentralbereich unserer Milchstraße und dabei speziell die direkt benachbarte Sternentstehungsregion Sagittarius B2 (Sgr B2), eine sehr massereiche und dichte Wolke molekularen Gases, in der eine Reihe von Molekülen erstmalig im Weltraum nachgewiesen werden konnte, weiterhin auch Sternentstehungskomplexe wie NGC 6357 oder NGC 6334, wegen seiner Form auch "Katzenklauennebel" genannt..
"Jede einzelen Quelle in der ATLASGAL-Kartierung zeigt uns einen Ort, an dem gerade im Moment neue Sterne entstehen", sagt Prof. Karl Menten, "Prinzipal Investigator" für das APEX-Teleskop, Direktor am MPIfR, und Mitglied des ATLASGAL-Forschungsteams. "Wenn wir dann APEX oder Herschel oder in Zukunft auch ALMA auf diese Positionen ausrichten, um die mit dem Staub verbundenen Moleküle zu untersuchen, erhalten wir ein vollständiges Bild des Ablaufs der Sternentstehung in unserer Milchstraße."
ATLASGAL ist eine Zusammenarbeit zwischen dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie, dem Max-Planck-Institut für Astronomie, Astronomen der Europäischen Südsternwarte ESO und der Universidad de Chile. Die Resultate werden in einer Veröffentlichung von Frederic Schuller et al., in der Zeitschrift "Astronomy & Astrophysics" präsentiert.
LABOCA (Large APEX Bolometer Camera), ist eines der Schlüsselinstrumente am APEX-Teleskop, die weltgrößte Bolometer-Kamera (oder "Thermometer-Kamera") zur Messung und Kartierung winziger Temperaturunterschiede, die entstehen, wenn Submillimeterstrahlung auf ihre absorbierede Oberfläche auftrifft. Das große Bildfeld und die hohe Empfindlichkeit von LABOCA machen sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug zur Kartierung des "kalten Universums". LABOCA wurde im Max-Planck-Institut für Radioastronomie gebaut.
APEX, das "Atacama Pathfinder Experiment" ist ein Teleskop von 12 m Durchmesser in 5100 m Höhe über dem Meeresspiegel in der extrem trockenen Chajnantor-Ebene in der chilenischen Atacama-Wüste. Es arbeitet im Bereich der Millimeter- und vor allem Submillimeter-Radiostrahlung, einem bisher noch wenig erforschten Grenzbereich in der Astronomie und erfordert den Einsatz hochentwickelter Empfangssysteme und einen extrem hochgelegenen und trockenen Standort für das Observatorium erfordert. APEX ist das größte Submillimeter-Teleskop auf der Südhalbkugel der Erde. Es wird in Zusammenarbeit zwischen dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie, dem Onsala Space Observatory und der ESO betrieben. Für den Betrieb von APEX vor Ort in Chajnantor ist die ESO verantwortlich.