Neue Aufnahmen des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA/ESA/CSA anlässlich seines vierten wissenschaftlichen Jahrestages zeigen eine bekannte Galaxie in einem weitaus reicheren und komplexeren Gebilde als je zuvor. Webbs beispiellose Empfindlichkeit im nahen und mittleren Infrarotbereich durchdringt die dichten Staubwolken, die das Zentrum von Centaurus A im sichtbaren Licht verdecken, und enthüllt ein dicht gedrängtes Geflecht aus einzelnen Sternen und eine aktive, sich ständig verändernde Galaxie. Diese Bilder markieren vier Jahre übertroffener Leistung und erfolgreicher wissenschaftlicher Arbeit für das leistungsstärkste Weltraumteleskop der Geschichte.
Centaurus A (auch bekannt als NGC 5128) ist 11 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und damit kosmisch gesehen relativ nah. Im Gegensatz zu den meisten nahen Galaxien ist sie jedoch sehr aktiv und somit ein hervorragendes Labor, um zu verstehen, wie Galaxien und Schwarze Löcher gemeinsam wachsen und sich entwickeln.
Im Zentrum befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch, das aktiv Materie aus seiner Umgebung verschlingt. Dabei stößt das Schwarze Loch mächtige Jets aus und setzt enorme Mengen an Energie frei, wodurch es die Galaxie um sich herum formt. Gleichzeitig trägt Centaurus A die Spuren einer dramatischen Vergangenheit: eine gewaltige Kollision mit einer anderen Galaxie vor etwa zwei Milliarden Jahren. Die Folgen dieser Verschmelzung sind noch heute in ihrer ungewöhnlichen Struktur und der anhaltenden Sternentstehung sichtbar.
Beobachtungen im sichtbaren Licht mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA konnten den zentralen Bereich, in dem Staub die Sicht versperrte, nicht aufdecken, während das inzwischen ausgemusterte Spitzer-Weltraumteleskop der NASA im Infrarotbereich großräumige Strukturen enthüllte, ohne einzelne Sterne aufzulösen. Nun liefert das Webb-Teleskop sowohl Klarheit als auch Detailtiefe und enthüllt das Innere der Galaxie Stern für Stern.
Ehrfürchtiger Staub
Webbs Infrarotblick hebt die vielfältigen Staubstrukturen der Galaxie hervor, die in komplexen Formen leuchten und Astronomen überraschen und sogar verblüffen. Ein gekrümmtes, parallelogrammartiges Band durchzieht das Zentrum der Galaxie, während sich Materialstränge wie kosmische Wolken nach außen erstrecken.
Eine S‑förmige Struktur, die besonders auf dem Bild des MIRI-Instruments (Mid-Infrared Instrument) des Webb-Teleskops deutlich zu erkennen ist, ist ebenfalls ungewöhnlich und wirft Fragen auf, deren Beantwortung weitere Untersuchungen erfordert. Wie ist diese Form entstanden? Welchen Einfluss hat das Schwarze Loch darauf? Wird sie durch die Sternentstehung infolge der Verschmelzung beeinflusst?
Centaurus A (ESO)Dieses vom Boden aus aufgenommene Bild der nahen Galaxie Centaurus A der Europäischen Südsternwarte (oben links) verdeutlicht den Kontext der Aufnahmen im nahen und mittleren Infrarotbereich, die vom James-Webb-Weltraumteleskop aufgenommen wurden. – Credit: ESO, NASA, ESA, CSA, STScI, ESO; Image Processing: A. Pagan (STScI)
Viele der leuchtend roten Punkte im MIRI-Bild sind staubreiche Sterne oder Sternentstehungsgebiete, in denen alternde Sterne Material ins All abgeben oder neue Sterne entstehen. Dieser Staub ist der Rohstoff für zukünftige Generationen von Sternen und Planeten und spielt somit eine zentrale Rolle im fortlaufenden Lebenszyklus der Galaxie.
In den Sternen geschrieben
Dank der hohen Auflösung von Webb können Astronomen Centaurus A nun Stern für Stern untersuchen, sogar in seinem lange Zeit verdeckten zentralen Bereich. Was auf dem Bild von Webb „körnig“ erscheint – am deutlichsten in der kombinierten Ansicht von MIRI und NIRCam (Near Infrared Camera) – ist tatsächlich ein dicht gepacktes Feld einzelner Sterne, die gemeinsam Informationen über die Vergangenheit der Galaxie in sich tragen.
Webbs Beobachtung von Centaurus A macht die Galaxie zu einer Art galaktischer Archäologie. Jeder enthüllte Stern hilft, den Zeitpunkt verschiedener Ereignisse zu rekonstruieren: die Entstehung älterer Sterne, die Verlangsamung der Aktivität, den Sternentstehungsschub während der Kollision und die Sterne, die aus dem aufgewirbelten Gas nach der Kollision entstanden. Zusammen ergeben sie eine Zeitleiste der Galaxienentwicklung.
Dynamisches Schwarzes Loch
Die Fähigkeiten von Webb gehen über die Bildgebung hinaus. Durch die spektroskopische Analyse des Lichts können Astronomen messen, wie sich Gas innerhalb der Galaxie bewegt.
Erste Ergebnisse des Webb-Teleskops zeigen schnell strömendes ionisiertes Gas, das wahrscheinlich durch die Aktivität des Schwarzen Lochs nach außen strömt, sowie wärmeren molekularen Wasserstoff in einer verzerrten, rotierenden Scheibe nahe dem Zentrum. Diese Beobachtungen tragen dazu bei, eine der größten Fragen der Astronomie zu beantworten: Wie beeinflusst ein Schwarzes Loch eine ganze Galaxie?
Die Antwort scheint komplex zu sein. Das Schwarze Loch kann durch die Kompression von Gas die Sternentstehung anregen, sie aber auch einschränken, indem es Material wegdrückt. Centaurus A bietet einen seltenen, nahen Einblick in dieses kosmische Wechselspiel.
Indem Webb Staub in nie zuvor gesehener Detailgenauigkeit verfolgt, Millionen von Sternen auflöst und die Bewegung von Gas in der Nähe eines supermassereichen Schwarzen Lochs aufdeckt, verwandelt Webb Centaurus A in ein lebendiges Zeugnis der kosmischen Geschichte.
Ein weiteres unglaubliches Jahr voller wissenschaftlicher Erkenntnisse und beeindruckender Bilder
Im vierten Jahr des wissenschaftlichen Betriebs des Webb-Teleskops wurden weitere bahnbrechende wissenschaftliche Erkenntnisse und Entdeckungen aus allen Teilen des Universums gewonnen. Astronomen fanden neue Hinweise auf einen Planeten, der Alpha Centauri umkreist, nur vier Lichtjahre von unserer Sonne entfernt. Das Webb-Teleskop präsentierte acht spektakuläre Gravitationslinsen aus einer umfassenden Untersuchung, bei der Hunderte von Kandidaten identifiziert wurden. Bei der Untersuchung der Wiegen von Sternhaufen in nahen Galaxien stellten Wissenschaftler fest, dass massereichere Haufen schneller entstehen; währenddessen kartierte Webb in unserem eigenen Sonnensystem die obere Atmosphäre und die Polarlichter des Uranus.
Im frühen Universum enthüllte Webb ein Schwarzes Loch, das sich noch vor seiner Galaxie gebildet hatte, und lieferte damit neue Hinweise auf die Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher. Außerdem identifizierte es eine Supernova, die nur 730 Millionen Jahre nach dem Urknall auftrat – die bislang früheste. Forscher legten den bislang stärksten Beweis dafür vor, dass es sich bei einigen der 2022 von Webb entdeckten „kleinen roten Punkte“ tatsächlich um „Schwarzlochsterne“ handelt. Webb warf zudem einen neuen Blick auf das Hubble Ultra Deep Field, was zu einer neuen Ansicht führte, die Tausende entfernter Galaxien aus den frühesten Epochen der kosmischen Geschichte offenbart.
Zu den einzigartigen Bildern, die Webb im letzten Jahr aufgenommen hat, gehörten die hauchdünnen Nebel um eine Planeten formende Scheibe, filigrane Details am Rand des Helix-Nebels, das komplexe Herz eines kosmischen Schmetterlings sowie junge Sterne in allen Stadien ihrer Entstehung. Webb hob ein Leuchtfeuer von Licht in den Wirbeln der Galaxie Messier 77 hervor und zeigte Details des Lebenszyklus von Sternen in der Galaxie NGC 5134. Webb und Hubble haben zudem gemeinsam die bislang umfassendste Ansicht des Saturns geliefert, die Schichten und Stürme in seiner Atmosphäre zeigt.
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 Einsatz der Trägerrakete Ariane 5 bereit. In Zusammenarbeit mit Partnern war die ESA für die Entwicklung und Qualifizierung der Anpassungen der Ariane 5 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, STScI. Bildbearbeitung: A. Pagan (STScI), J. Depasquale (STScI), M. Garcia Marin (ESA-Büro am STScI)
Links
Link zur ESA-Pressemitteilung weic2615
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