Die Sternentstehung ist eines der grundlegendsten Phänomene im Universum. In Sternen wird Urmaterial aus dem Urknall zu schwereren Elementen verarbeitet, die wir heute beobachten. In der ausgedehnten Atmosphäre bestimmter Arten von Sternen verbinden sich diese Elemente zu komplexeren Systemen wie Molekülen und Staubkörnern, den Bausteinen für neue Planeten, Sterne und Galaxien und letztendlich für das Leben. Gewalttätige Sternentstehungsprozesse lassen ansonsten stumpfe Galaxien in der Dunkelheit des Weltraums leuchten und machen sie für uns über große Entfernungen sichtbar.
Die Sternentstehung beginnt mit dem Zusammenbruch der dichtesten Teile interstellarer Wolken, Regionen, die durch eine vergleichsweise hohe Konzentration von molekularem Gas und Staub gekennzeichnet sind, wie der Orion-Komplex (ESO PR Photo 20/04) und die Region Galactic Center (ESO Press Release 26 /) 03). Da dieses Gas und dieser Staub Produkte früherer Sternentstehung sind, muss es eine frühe Epoche gegeben haben, in der sie noch nicht existierten.
Aber wie haben sich dann die ersten Sterne gebildet? In der modernen Astrophysik ist es eine große Herausforderung, die „ursprüngliche Sternentstehung“ - ohne molekulares Gas und Staub - zu beschreiben und zu erklären.
Eine bestimmte Klasse relativ kleiner Galaxien, bekannt als „Blue Dwarf Galaxies“, liefert möglicherweise nahe und zeitgenössische Beispiele dafür, was im frühen Universum während der Bildung der ersten Sterne geschehen sein könnte. Diese Galaxien sind arm an Staub und schwereren Elementen. Sie enthalten interstellare Wolken, die in einigen Fällen den Urwolken, aus denen die ersten Sterne gebildet wurden, ziemlich ähnlich zu sein scheinen. Trotz des relativen Mangels an Staub und molekularem Gas, die die Grundzutaten für die Sternentstehung bilden, wie wir sie aus der Milchstraße kennen, beherbergen diese Blauen Zwerggalaxien manchmal sehr aktive sternbildende Regionen. Wenn wir diese Bereiche untersuchen, können wir hoffen, die Sternentstehungsprozesse im frühen Universum besser zu verstehen.
Sehr aktive Sternentstehung in NGC 5253
NGC 5253 ist eine der nächsten der bekannten Blue Dwarf Galaxies; es befindet sich in einer Entfernung von etwa 11 Millionen Lichtjahren in Richtung des südlichen Sternbildes Centaurus. Vor einiger Zeit beschloss eine Gruppe europäischer Astronomen [1], sich dieses Objekt genauer anzusehen und sternbildende Prozesse in der ursprünglichen Umgebung dieser Galaxie zu untersuchen.
NGC 5253 enthält zwar etwas Staub und schwerere Elemente, aber deutlich weniger als unsere eigene Milchstraße. Es ist jedoch ziemlich extrem als Ort intensiver Sternentstehung, als reichhaltige „Starburst-Galaxie“ in der astronomischen Terminologie und als Hauptobjekt für detaillierte Untersuchungen der Sternentstehung in großem Maßstab.
ESO PR Photo 31a / 04 bietet eine beeindruckende Ansicht von NGC 5253. Dieses zusammengesetzte Bild basiert auf einer Belichtung im nahen Infrarot, die mit dem am 8,2-m-VLT-Antu-Teleskop am ESO Paranal Observatory (Chile) montierten Multimode-ISAAC-Instrument aufgenommen wurde. sowie zwei Bilder im optischen Wellenbereich, die aus dem Datenarchiv des Hubble-Weltraumteleskops (bei ESO Garching) stammen. Das VLT-Bild (im K-Band bei einer Wellenlänge von 2,16 um) ist rot codiert, die HST-Bilder sind blau (V-Band bei 0,55 um) bzw. grün (I-Band bei 0,79 um).
Die enorme Lichtsammelfähigkeit und die feine optische Qualität des VLT ermöglichten es, das sehr detaillierte Nahinfrarotbild (vgl. PR Photo 31b / 04) bei einer Belichtung von nur 5 Minuten zu erhalten. Die hervorragenden atmosphärischen Bedingungen von Paranal zum Zeitpunkt der Beobachtung (0,4 Bogensekunden) ermöglichen die Kombination von raum- und bodengestützten Daten zu einem Farbfoto dieses interessanten Objekts.
Auf der westlichen (rechten) Seite der Galaxie ist eine große Staubspur sichtbar, aber überall sind Staubflecken sichtbar, zusammen mit einer großen Anzahl bunter Sterne und Sternhaufen. Die verschiedenen Farbtöne zeigen das Alter der Objekte und den Grad der Verschleierung durch interstellaren Staub an. Das Nahinfrarot-VLT-Bild dringt viel besser in die Staubwolken ein als die optischen HST-Bilder, und einige tief eingebettete Objekte, die in der Optik nicht erkannt werden, erscheinen daher im kombinierten Bild rot.
Durch die Messung der Größe und Infrarothelligkeit jedes dieser „versteckten“ Objekte konnten die Astronomen Sterne von Sternhaufen unterscheiden. Sie zählen nicht weniger als 115 Cluster. Es war auch möglich, ihr Alter abzuleiten - etwa 50 von ihnen sind astronomisch sehr jung, weniger als 20 Millionen Jahre. Die Verteilung der Massen der Clustersterne ähnelt denen, die in Clustern in anderen Starburst-Galaxien beobachtet wurden, aber die große Anzahl junger Cluster und Sterne ist in einer Galaxie, die so klein wie NGC 5253 ist, außergewöhnlich.
Wenn Bilder von NGC 5253 bei zunehmend längeren Wellenlängen erhalten werden, vgl. ESO PR Photo 31c / 04, das mit dem VLT im L-Band (Wellenlänge 3,7 um) aufgenommen wurde, sieht die Galaxie ganz anders aus. Es zeigt nicht mehr den Reichtum der im K-Band-Bild gezeigten Quellen an und wird jetzt von einem einzelnen hellen Objekt dominiert. Durch eine große Anzahl von Beobachtungen in verschiedenen Wellenlängenbereichen, vom optischen bis zum Radio, stellen die Astronomen fest, dass dieses einzelne Objekt im infraroten Teil des Spektrums genauso viel Energie emittiert wie die gesamte Galaxie im optischen Bereich. Die Energiemenge, die bei verschiedenen Wellenlängen abgestrahlt wird, zeigt, dass es sich um einen jungen (einige Millionen Jahre), sehr massiven (mehr als eine Million Sonnenmassen) Sternhaufen handelt, der in eine dichte und schwere Staubwolke (mehr als 100.000 Sonnenmassen Staub) eingebettet ist ; die in PR Photo 31c / 04 gezeigte Emission stammt von diesem Staub).
Ein Blick in die Anfänge
Diese Ergebnisse zeigen, dass eine so kleine Galaxie wie NGC 5253, fast 100-mal kleiner als unsere eigene Milchstraßengalaxie, Hunderte von kompakten Sternhaufen produzieren kann. Die jüngsten dieser Cluster sind immer noch tief in ihre Geburtswolken eingebettet, aber wenn sie mit infrarotempfindlichen Instrumenten wie ISAAC am VLT beobachtet werden, fallen sie tatsächlich als sehr helle Objekte auf.
Der massereichste dieser Cluster fasst etwa eine Million Sonnenmassen und scheint bis zu 5000 sehr helle massive Sterne. Es könnte den Vorfahren im frühen Universum der alten Kugelhaufen sehr ähnlich sein, die wir jetzt in großen Galaxien wie der Milchstraße beobachten. In diesem Sinne bietet uns NGC 5253 einen direkten Blick auf unsere eigenen Anfänge.
Hinweis
[1] Die Gruppe besteht aus Giovanni Cresci (Universität Florenz, Italien), Leonardo Vanzi (ESO-Chile) und Marc Sauvage (CEA / DSN / DAPNIA, Saclay, Frankreich). Weitere Einzelheiten zu dieser Untersuchung finden Sie in einem Forschungsbericht („The Star Cluster Population of NGC 5253“ von G. Cresci et al.), Der in Kürze in der führenden Forschungszeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wird (ein Preprint ist als Astro-Ph erhältlich) / 0411486).
Originalquelle: ESO-Pressemitteilung
Hier finden Sie weitere Informationen zur Entstehung von Sternen.
