Webb blickt tief in die Sternenfabrik von Messier 82

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Die 12 Millionen Lichtjahre entfernte Spiralgalaxie Messier 82 (M82), die sich in einer Phase rascher Sternentstehung befindet und von der Seite betrachtet wird, ist ein wissenschaftlich einzigartiges Schauspiel. Und nun hat das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA/ESA/CSA bisher unbekannte Details enthüllt.

Die intensive Sternentstehung in M82, die vermutlich auf eine Galaxienverschmelzung zurückzuführen ist, wird astronomisch gesehen ein kurzlebiges Ereignis sein, das schätzungsweise nur einige hundert Millionen Jahre andauern wird. Diese vorübergehende Phase extremer Sternentstehung im Verhältnis zur Masse der Galaxie sowie ihre Position im lokalen Universum gehören zu den Faktoren, die M82, auch bekannt als Zigarrengalaxie, zu einem einzigartigen Forschungsgebiet machen.

M82 JWST — Das James-Webb-Weltraumteleskop hat kürzlich die Sternentstehungsgalaxie Messier 82 (M82), auch bekannt als Zigarrengalaxie, von der Seite beobachtet. Die Nahinfrarotaufnahme des Teleskops ist eine Momentaufnahme und zeigt eine Szenerie, die sich über mehrere hundert Millionen Jahre entwickelt hat. Im Nahinfrarotlicht können Astronomen erstmals die ausgedehnte Scheibenstruktur der Galaxie und Millionen einzelner Sterne (etwa 16,5 Millionen) erkennen. – Credit: NASA, ESA, CSA, A. Smercina (STScI), T. Williams (University of Manchester). Image processing: A. Pagan (STScI)

Ein Team von Astronomen hat kürzlich eine Bildvermessung mit Webb abgeschlossen. Dieses Programm umfasste insgesamt 65 Stunden Beobachtungszeit mit dem NIRCam-Instrument von Webb und enthüllte bisher unbekannte Details der Starburst-Galaxie, darunter ihre ausgedehnte Scheibenstruktur und Millionen einzelner Sterne. Die hochauflösenden Aufnahmen von Webb, insbesondere von der Hauptebene der Scheibe, haben den Astronomen wichtige Informationen geliefert, um die Entstehungsgeschichte von M82 aufzudecken. Darüber hinaus werden die Webb-Daten den Wissenschaftlern helfen, die aktuellen Prozesse innerhalb der Starburst-Galaxie zu verstehen.

Vor Webb hatten bereits viele Observatorien die Starburst-Galaxie beobachtet, darunter das Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA. Allerdings schränkte die schiere Menge an Staub in dieser Galaxie die Menge an Informationen ein, die Astronomen mit hoher Auflösung über M82 gewinnen konnten. Zwar hat Webb diese Galaxie bereits zuvor beobachtet, doch die Dauer der neuen Bildvermessung in Verbindung mit der Infrarotempfindlichkeit des Teleskops war eine optimale Kombination, die es ihm ermöglichte, den dichten Staub zu durchdringen.

Die Nahinfrarotaufnahme des Teleskops ist eine Momentaufnahme einer Szene, die sich über mehrere hundert Millionen Jahre entwickelt hat. Das Bild des Webb-Teleskops zeigt etwa 16,5 Millionen einzelne Sterne, die über die gesamte Galaxie verteilt sind. Das Sternenlicht dieser Sterne erscheint als leuchtend blaue Körnchen. Dies ist nur ein kleiner Teil der Gesamtzahl der Sterne, die Astronomen in einer Galaxie wie M82 vermuten; die meisten sind zu lichtschwach, um sichtbar zu sein.

M82 Vergleich (HST/JWST) — Dieser Gegenübervergleich zeigt denselben Bereich von M82, wie er vom Hubble-Teleskop (links) und vom Webb-Teleskop (rechts) aufgenommen wurde. Die Sicht des Hubble-Teleskops im sichtbaren Licht ist aufgrund der großen Staubmenge in M82 eingeschränkt, die die Details der Galaxie verdeckt. Das helle, bläuliche Licht, das vom Zentrum ausgeht, ist auf Sternentstehung zurückzuführen. Ein auffälliger, dichter Staubstreifen, der in der Mitte schwarz und an den Rändern rot ist, erstreckt sich diagonal über das Bild. Dünnere Stränge und Klumpen aus rötlichem Staub bedecken den Großteil des Bildausschnitts. – Credit: NASA, ESA, CSA, A. Smercina (STScI), T. Williams (University of Manchester). Image processing: A. Pagan (STScI)

Im Inneren deuten die zunehmende Helligkeit und die asymmetrische Form der galaktischen Scheibe auf die einzigartige Struktur dieser Spiralgalaxie hin. Die unterschiedlichen Radien der beiden Seiten deuten darauf hin, dass M82 eine verzerrte Form aufweist, was bei intensiven Galaxienverschmelzungen vorkommen kann.

Aufgrund der extremen Sternentstehung in der Galaxie, die zehnmal schneller abläuft als in der Milchstraße, wird die Sternentstehung irgendwann unterbrochen. Die Sternentstehungswelle in M82 führt dazu, dass bipolare Materialströme ober- und unterhalb der Scheibe ausgestoßen werden. Obwohl die Region turbulent erscheint, weisen die sanduhrförmigen Ausflüsse eine geschichtete Struktur auf. Die gelben Materialfäden in der Nähe der Galaxienscheibe bestehen aus ionisiertem Gas, während das weiter entfernte orange Material kleine Staubkörner darstellt. Diese Körner werden polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe genannt und sind hilfreich, um Material im interstellaren Medium, dem Raum zwischen den Sternen der Galaxie, zu identifizieren.

Die im Rahmen dieser Webb-Studie gesammelten Informationen sind nur ein Datensatz, den die Wissenschaftler analysieren werden, um die Entstehungsgeschichte dieser Starburst-Galaxie zu rekonstruieren.

Hintergrundinformationen

Webb ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das jemals ins All gebracht wurde. Im Rahmen einer internationalen Kooperationsvereinbarung stellte die ESA den Startdienst für das Teleskop unter Verwendung der Trägerrakete Ariane 5 bereit. In Zusammenarbeit mit Partnern war die ESA für die Entwicklung und Qualifizierung der Ariane-5-Anpassungen für die Webb-Mission sowie für die Beschaffung der Startdienstleistung durch Arianespace verantwortlich. Die ESA stellte außerdem den Hauptspektrografen NIRSpec sowie 50 % des Mittelinfrarot-Instruments MIRI bereit, das von einem Konsortium staatlich finanzierter europäischer Institute (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit dem JPL und der University of Arizona entwickelt und gebaut wurde.

Webb ist eine internationale Partnerschaft zwischen der NASA, der ESA und der Canadian Space Agency (CSA).

Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, A. Smercina (STScI), T. Williams (Universität Manchester). Bildbearbeitung: A. Pagan (STScI).