Detailliertester Blick auf Sternentstehung im fernen Universum

14. Juni 2015, 18:12
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ALMA gelangen dank des Gravitationslinseneffekts eindrucksvolle Aufnahmen einer Galaxie in 11,4 Milliarden Lichtjahren Entfernung

Garching/Wien - Einzigartige Aufnahmen eines Sternentstehungsgebiets im fernen Universum in bisher unerreichter Detailschärfe sind im Rahmen der Long Baseline-Kampagne des Teleskops ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) gelungen. Die Beobachtungen seien detaillierter als jene des Hubble-Weltraumteleskops, teilte die Europäische Südsternwarte (ESO) mit. Zum Vorschein kamen Ansammlungen von Sternentstehungen, die riesigen Versionen des Orionnebels gleichen.

Die detailreichen Aufnahmen der Galaxie mit dem Namen SDP.81, deren Licht 11,4 Milliarden Jahre zur Erde braucht, waren nur dank dem sogenannten Gravitationslinseneffekt möglich. Eine große Galaxie, die sich in einer Erdentfernung von etwa vier Milliarden Lichtjahren zwischen SDP.81 und ALMA befindet, agiert dabei als "Linse": Sie krümmt das Licht der weiter entfernten Galaxie und erzeugt ein nahezu perfektes Beispiel des als Einsteinring bekannten Phänomen.

Kosmisches Vergrößerungsglas

Gravitationslinsen wurden von Albert Einstein in der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Demnach krümmen massereiche Objekte Raum und Zeit, das Licht muss dieser Krümmung folgen. So agieren massereiche Objekte wie sehr große Galaxien als kosmisches Vergrößerungsglas. Weil im konkreten Fall die Erde, die beobachtete Hintergrundgalaxie und die das Licht krümmende Vordergrundgalaxie perfekt in einer Linie liegen, wird das Licht harmonisch in Form eines Rings gekrümmt.

Die rund 60 riesigen, verschiebbaren Parabol-Antennen des in 5.000 Metern Seehöhe installierten Teleskops ALMA agieren synchron, um dieses Licht als gigantisches virtuelles Teleskop zu sammeln. Die Fähigkeit des Teleskops, auch die feinsten Details wahrzunehmen, kann nur dann zur Gänze ausgenutzt werden, wenn die Antennen in ihrem größten Abstand angeordnet sind und bis zu 15 Kilometer voneinander entfernt sind. So konnte es Bilder mit einer Auflösung liefern, die bis zu sechsmal größer ist als jene des Hubble-Weltraumteleskops.

Gigantische Gaslagerstätten

Sieben Forschergruppen haben unabhängig voneinander die ALMA-Daten ausgewertet, darunter Helmut Dannerbauer von der Universität Wien. Die Astronomen brachten feine, niemals zuvor beobachtete Strukturen innerhalb der Galaxie in Form von staubhaltigen Wolken zum Vorschein, von denen man annimmt, dass sie gigantische Lagerstätten kalten molekularen Gases sind - die Geburtsstätten von Sternen und Planeten.

Die Bilder sind so scharf, dass Sternentstehungs-Klumpen bis zu einer Größe von nur 100 Lichtjahren beobachten können. Es ist nach Angaben der Forscher das erste Mal, dass dieses Phänomen in solch einer enormen Entfernung beobachtet werden konnte. (APA, red, 14.6.2015)

  • Fotomontage des Einsteinrings von SDP.81 und der gelinsten Galaxie. Links die Vordergrundgalaxie (beobachtet mit Hubble), die als Linse agiert und kaum sichtbar ist, und die gelinste Galaxie SDP.81, die einen fast perfekten Einsteinring formt.
    foto: alma (nrao/eso/naoj)/y. tamura (the university of tokyo)/mark swinbank (durham university)

    Fotomontage des Einsteinrings von SDP.81 und der gelinsten Galaxie. Links die Vordergrundgalaxie (beobachtet mit Hubble), die als Linse agiert und kaum sichtbar ist, und die gelinste Galaxie SDP.81, die einen fast perfekten Einsteinring formt.

  • Das mittlere Bild (hier vergrößert) zeigt die extrem scharfe ALMA-Aufnahme des Einsteinrings mit der Vordergrundgalaxie, die für ALMA unsichtbar ist.
    foto: alma (nrao/eso/naoj)/y. tamura (the university of tokyo)

    Das mittlere Bild (hier vergrößert) zeigt die extrem scharfe ALMA-Aufnahme des Einsteinrings mit der Vordergrundgalaxie, die für ALMA unsichtbar ist.

  • Das resultierende rekonstruierte Bild der fernen Galaxie enthüllt feine Strukturen innerhalb des Rings, die noch nie zuvor beobachtbar waren.
    foto: alma (nrao/eso/naoj)/mark swinbank (durham university)

    Das resultierende rekonstruierte Bild der fernen Galaxie enthüllt feine Strukturen innerhalb des Rings, die noch nie zuvor beobachtbar waren.

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