Neue Methode zur Beobachtung extrem ferner Sternenentstehung

25. Oktober 2014, 20:13
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Forscher der Unis Bonn und Cardiff berichten, wie durch die Strahlungsmessung neutralen Kohlenstoffs Sterngeburtsstätten identifiziert werden können

Bonn - Informationen über die Galaxien am Rande des Universums zu erhalten, ist äußerst schwierig. Zu sehr "verdünnen" sich die Signale dieser Himmelsobjekte bei ihrer viele Milliarden Jahre dauernden Reise durch das All.

Besonders kompliziert ist die Abschätzung, wie viel molekularer Wasserstoff in den Galaxien vorhanden ist. Molekularer Wasserstoff sendet so gut wie keine Strahlung aus, dabei interessiert Astrophysiker gerade die Menge dieses Elements: Denn molekularer Wasserstoff ist der Grundbaustein für neue Sterne. Je mehr davon in den Gaswolken einer Galaxie enthalten ist, desto mehr Sterne entstehen dort also.

Forscher bedienen sich daher eines Tricks, um die Menge molekularen Wasserstoffs zu bestimmen: Sie messen die Kohlenmonoxid-Menge in den Wolken, denn Kohlenmonoxid leuchtet weitaus stärker als molekularer Wasserstoff. Mit einem komplexen Verfahren lässt sich aus dem Kohlenmonoxid-Signal die Wasserstoff-Menge abschätzen. Diese Methode ist allerdings ungenau und fehleranfällig.

Wasserdampf austricksen

Forscher der Universitäten Bonn und Cardiff stellten nun eine neue Methode vor, die in ersten Simulationen vielversprechende Ergebnisse lieferte. "Wir konnten zeigen, dass sich die Strahlung neutralen Kohlenstoffs viel besser dazu eignet, weit entfernte Galaxien zu beobachten", sagt Padelis Papadopoulos von der Universität Cardiff. "Die Messwerte erlauben eine sehr genaue Abschätzung, wie viel molekularer Wasserstoff vorhanden ist."

Die Schwierigkeit: Die Strahlung neutralen Kohlenstoffs wird nahezu komplett von der Erdatmosphäre absorbiert. Schuld ist der Wasserdampf in der Luft - er wirkt gegenüber dem Kohlenstoff-Signal wie eine starke Sonnenbrille.

In der chilenischen Atacama-Wüste sieht das jedoch anders aus: Die extrem trockenen Bedingungen um das Radioteleskop Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (abgekürzt ALMA) in 5.000 Metern Höhe ermöglichen es jedoch, die Kohlenstoff-Strahlung ohne Probleme aufzufangen.

Genauere Bestimmung möglich

"Nach unseren Berechnungen kann ALMA Galaxien detektieren, deren Signal mehr als 12 Milliarden Jahre zu uns unterwegs war", sagt Matteo Tomassetti von der Uni Bonn und Erstautor der Studie. "Was noch wichtiger ist: Wir können erstmals genau bestimmen, wie viel molekularer Wasserstoff in diesen Galaxien vorhanden ist."

Der Erfolg ist auch ein Resultat europäischer Zusammenarbeit: Für die Simulation nutzten die Forscher zwei extrem schnelle Supercomputer der Universitäten in Edinburgh und Oslo. Dass sie auf diese Rechnerkapazitäten zurückgreifen konnten, sei einer europaweiten Initiative zur Bündelung von Rechenleistung (Partnership for Advanced Computing in Europe, PRACE) zu verdanken. (red, derStandard.at, 25.10.2014)

  • Die Milchstraße über ALMA, dem größten Radioteleskop der Welt.
    foto: eso/naoj/nrao/padilla

    Die Milchstraße über ALMA, dem größten Radioteleskop der Welt.

  • Ergebnis der Simulation: Das rechte Bild zeigt die berechnete Wasserstoff-Verteilung.
    foto: matteo tomassetti/universität bonn

    Ergebnis der Simulation: Das rechte Bild zeigt die berechnete Wasserstoff-Verteilung.

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