Bei der Beobachtung des Carinanebels im Sternbild Schiffskiel beobachteten Astronomen mehrere Staubwolken, in denen sich gerade neue Sterne bilden. Der Carinanebel gilt als ein häufiger Schauplatz für Sternentstehungen und beherbergt zudem einige der massereichsten Sterne in unserer Milchstraße.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO, Wikipedia.
(Bild: ESO, IAU, Sky & Telescope)
Bei dem Carinanebel, auch bekannt unter der Bezeichnung Eta-Carinae-Nebel, handelt es sich um einen sogenannten Emissionsnebel, welcher sich in einer Entfernung von etwa 7.500 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem im Sternbild Schiffskiel (lateinischer Name „Carina“) befindet und über eine Ausdehnung von etwa 150 Lichtjahren verfügt. Aufgrund der Vielzahl der dort befindlichen massereichen Sterne zählt der Carinanebel zu den hellsten Nebeln am Nachthimmel. Seine scheinbare Helligkeit beträgt +3,00 Magnitude und der scheinbare Durchmesser liegt bei 120 Bogenminuten. Der Nebel ist somit eine der ausgedehntesten HII-Regionen in unserer Galaxie. Bei diesen Regionen handelt es sich um Geburtsstätten für neu entstehende Sterne.
Ein Team unter der Leitung des Astronomen Thomas Preibisch von der Universitätssternwarte der Ludwig-Maximilians-Universität in München hat jetzt die Himmelsregion um den Carinanebel mit der LABOCA-Kamera am Submillimeter-Teleskop APEX (Atacama Pathfinder Experiment) auf dem Chajnantor-Plateau in den chilenischen Anden beobachtet. Bei der Beobachtung im Submillimeterwellenlängenbereich fangen Teleskope hauptsächlich die von Staubkörner ausgesandte Wärmestrahlung auf. Die dabei entstandenen Aufnahmen, welche das Glimmen von Staub- und Gaswolken zeigen – letztere setzen sich überwiegend aus molekularem Wasserstoff zusammen – dokumentieren Materiekonzentrationen, aus denen sich Sterne bilden.
Der Staub ist mit einer Temperatur von lediglich rund -250°C sehr kalt, so dass das schwache Leuchten der Wolken nur bei Submillimeterwellenlängen registriert werden kann, welche wesentlich länger ausfallen als die Wellenlängen von sichtbarem Licht. Somit stellt die Submillimeterstrahlung einen Schlüssel zur Klärung der Fragen dar, wie Sterne entstehen und wie diese mit den Wolken interagieren, aus denen sie sich einstmals gebildet haben.
(Bild: ESO, APEX, T. Preibisch et al. (Submillimetre), N. Smith, University of Minnesota, NOAO, AURA, NSF (Optical))
Das hier gezeigte Bild beinhaltet die Beobachtungsdaten des APEX/LABOCA-Instruments und wurde mit einer Aufnahme des Carinanebels im sichtbaren Licht kombiniert, welche mit dem Curtis-Schmidt-Teleskop am Cerro Tololo Interamerican Observatory aufgenommen wurde. Diese kombinierte Großfeldansicht dokumentiert eindrucksvoll die verschiedenen Bereiche der Sternentstehungsgebiete innerhalb des Carinanebels. Dieser beinhaltet Sterne mit insgesamt über 25.000 Sonnenmassen. Weitere rund 140.000 Sonnenmassen liegen in Form von Gas und Staub vor.
Allerdings konzentriert sich nur ein Bruchteil des im Carinanebel enthaltenen Gases in Wolken, welche dicht genug ausfallen, um in absehbarer Zukunft – in astronomischen Maßstäben betrachtet sind damit die nächsten Millionen Jahre gemeint – zu kollabieren, so dass sich im Rahmen dieses Prozesses weitere Sterne bilden können. Auf noch längeren Zeitskalen könnten die bereits vorhandenen massereichen Sterne allerdings auf die Wolken in ihrer Umgebung einwirken und die Sternentstehungsprozesse beschleunigen.
Die im Carinanebel befindlichen massereichen Sterne existieren nur für wenige Millionen Jahre. Im Vergleich mit unserer Sonne, welche über eine „Lebenserwartung“ von etwa 10 Milliarden Jahren verfügt, ist dies eine vergleichsweise kurze Lebensdauer. Trotzdem sind solche Sterngiganten in der Lage, ihre Umgebung in diesem Zeitraum maßgeblich zu beeinflussen. Von solchen jungen, heißen Sternen gehen starke Sternwinde und eine intensive UV-Strahlung aus, welche die Form der Wolken in ihrer Umgebung und deren Dichte nachhaltig verändern. Dabei bilden sich eventuell sogar Verdichtungen innerhalb der Materiewolken, welche anschließend als Keimzellen für die Entstehung weiterer Sterngenerationen dienen können.
Am Ende ihres kurzen Lebens werden diese massereichen Sterne allerdings hochgradig instabil. Zuerst erfolgen immer wieder gigantische Materieauswürfe, dann beenden die Sterne ihr Dasein in Form einer Supernova-Explosion. Das Paradebeispiel für einen solchen instabilen Stern ist der veränderliche Stern Eta Carinae, welcher sich ebenfalls im Carinanebel befindet. Er verfügt über mehr als 100 Sonnenmassen und gehört zu den leuchtkräftigsten bekannten Sternen überhaupt. Laut den Prognosen der Astronomen wird er voraussichtlich innerhalb der kommenden Million Jahre als Supernova explodieren.
Diese gigantischen Sternexplosionen reißen zunächst durch die dabei auftretenden Schockwellen Löcher in die Wolken aus molekularem Gas in ihrer unmittelbaren Umgebung. Zugleich erfolgt eine Komprimierung des Gases. Dieser Prozess ist letztendlich der Startschuss für die Entstehung einer neuen Sterngeneration. Im Rahmen der Supernovaexplosionen bilden sich zudem kurzlebige radioaktive Isotope schwerer Elemente, welche sich mit den kollabierenden Materiewolken vermengen. Auf ähnliche Art und Weise dürfte auch radioaktives Material in die Wolke gelangt sein, aus der sich einst unsere Sonne und anschließend die Planeten unseres Sonnensystems gebildet haben. Somit ermöglicht uns die Untersuchung des Carinanebels zusätzliche Einblicke in die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems. Fast nirgends sonst lässt sich das Zusammenspiel zwischen jungen Sternen und den Staubwolken, aus denen sie sich gebildet haben, so gut untersuchen, wie in dieser Region.
(Bild: ESO, Digitized Sky Survey 2, Acknowledgment: Davide De Martin)
Bei dem 12 Meter durchmessenden APEX-Teleskop handelt es sich nicht nur um ein eigenständiges Beobachtungsinstrument, sondern vielmehr auch um einen technologischen Wegbereiter für das ALMA-Teleskop der Europäische Südsternwarte ESO, so die Abkürzung für das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. ALMA ist ein neuartiges Verbundteleskop, welches die ESO in Zusammenarbeit mit verschiedenen internationalen Partnern ebenfalls auf dem Chajnantor-Plateau errichtet und betreibt.
Das APEX basiert auf dem Prototypen einer Antenne für das ALMA-Projekt, während ALMA nach seiner Fertigstellung aus 54 solcher Antennen mit 12 Metern Durchmesser und zusätzlichen 12 Antennen mit 7 Metern Durchmesser bestehen wird. ALMA wird über ein ungleich höheres Auflösungsvermögen als das APEX verfügen. Allerdings wird dafür das Gesichtsfeld von ALMA deutlich kleiner ausfallen. Die beiden Teleskope ergänzen sich daher nahezu perfekt. APEX, so die Erwartung der Astronomen, wird viele interessante Beobachtungsziele entdecken, welche ALMA anschließend detailliert untersuchen kann.
Das APEX-Teleskop ist ein Gemeinschaftsprojekt des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR), des Weltraumobservatoriums Onsala (Onsala Space Observatory OSO) und der ESO, die auch für den Betrieb des Teleskops verantwortlich ist. ALMA dagegen ist eine internationale Einrichtung, welche von verschiedenen Instituten aus Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Bei der Entwicklung, dem Aufbau und dem Betrieb des Observatoriums ist die ESO zuständig für den europäischen Beitrag, das National Astronomical Observatory of Japan für den Beitrag Ostasiens und das National Radio Astronomy Observatory der USA für den nordamerikanischen Beitrag. Das Joint ALMA Observatory ist für die übergreifende Projektleitung – für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb – von ALMA zuständig.
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