Eine der hellsten und größten Sternentstehungsregionen in unserer Galaxie, der Omega- oder Schwanennebel, erhielt seine an einen Schwanenhals erinnernde Form erst vor relativ kurzer Zeit. Neue Beobachtungen zeigen, dass seine Regionen im Rahmen mehrerer Sternentstehungsphasen separat voneinander entstanden. Das neue Bild des Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) hilft Wissenschaftlern, die Geschichte und Entwicklung dieses gut untersuchten Nebels aufzuzeichnen.
„Der heutige Nebel enthält die Geheimnisse, die seine Vergangenheit preisgeben: Wir müssen nur imstande sein, sie zu entschlüsseln“, sagte Wanggi Lim, ein Forscher der Universities Space Research Association am SOFIA Science Center des Ames Research Center der NASA im Silicon Valley (Kalifornien). „SOFIA lässt uns das tun, daher können wir verstehen, warum der Nebel heute so aussieht.“
Die Entschlüsselung der Geheimnisse des Nebels ist keine leichte Aufgabe. Er liegt mehr als 5.000 Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbildes Sagittarius (Schütze). Sein Zentrum enthält über 100 der massereichsten, jungen Sterne in der Galaxie. Diese Sterne können viele Male so groß wie die Sonne sein, aber die jüngsten Generationen bilden sich tief in Gas- und Staubkokons, wo sie sogar mit Weltraumteleskopen sehr schwer zu beobachten sind. Weil die Zentralregion sehr hell leuchtet, waren die Detektoren der Weltraumteleskope in den von SOFIA untersuchten Wellenlängen übersättigt, ähnlich wie ein überbelichtetes Foto. SOFIAs Infrarotkamera namens FORCAST (Faint Object Infrared Camera for the SOFIA Telescope) kann jedoch in diese Kokons hineinblicken.
Das Neue Bild offenbart neun Protosterne, die bislang noch nicht beobachtet wurden. Protosterne sind Gebiete, in denen die Wolken des Nebels kollabieren und den ersten Schritt zur Geburt neuer Sterne einleiten. Außerdem berechnete das Team das Alter der unterschiedlichen Regionen des Nebels. Die Wissenschaftler stellten fest, dass Teile der schwanenähnlichen Form nicht alle zur selben Zeit entstanden, sondern über mehrere Sternentstehungsphasen hinweg Gestalt annahmen.
Die Zentralregion ist die älteste und am weitesten entwickelte und entstand wahrscheinlich zuerst. Als nächstes bildete sich die nördliche Region, wohingegen die südliche Region am jüngsten ist. Obwohl die nördliche Region älter ist als die südliche Region, haben die Strahlung und die Sternwinde von früheren Sterngenerationen die dort vorhandene Materie beeinflusst und sie dadurch am Kollabieren und der Bildung der nächsten Generation gehindert.
„Dies ist die detailreichste Ansicht des Nebels, die wir in diesen Wellenlängen bislang gesehen haben“, sagte Jim De Buizer, ein Seniorforscher am SOFIA Science Center. „Es ist das erste Mal, dass wir einige seiner jüngsten, massereichen Sterne sehen können und wirklich zu verstehen beginnen, wie er sich zu dem kultigen Nebel entwickelte, den wir heute sehen.“
Massereiche Sterne wie jene im Schwanennebel setzen so viel Energie frei, dass sie die Entwicklung ganzer Galaxien verändert können. Aber weniger als ein Prozent aller Sterne ist so massereich, daher wissen Astronomen nur wenig über sie. Frühere Beobachtungen dieses Nebels mit Weltraumteleskopen betrachteten andere infrarote Wellenlängen, welche nicht die von SOFIA enthüllten Einzelheiten zeigten.
SOFIAs Bild zeigt in Blau Gas, das von massereichen Sternen nahe des Zentrums aufgeheizt wird, sowie in Grün den Staub, der sowohl von massereichen Sternen als auch von nahen neugeborenen Sternen erwärmt wird. Die neu registrierten Protosterne befinden sich hauptsächlich in den südlichen Regionen. Die roten Gebiete am Rand repräsentieren kalten Staub, der vom Weltraumteleskop Herschel registriert wurde, während das weiße Sternfeld auf Daten des Weltraumteleskops Spitzer basiert.
Das Weltraumteleskop Spitzer wird am 30. Januar 2020 außer Dienst gestellt, nachdem es mehr als 16 Jahre in Betrieb war. SOFIA setzt die Beobachtung des Infrarotuniversums fort und untersucht mit hoher Auflösung mittel- und ferninfrarote Wellenlängen, die für andere Teleskope nicht zugänglich sind. Es hilft Wissenschaftlern dabei, die Stern- und Planetenentstehung zu verstehen, ebenso die Rolle von Magnetfeldern bei der Gestaltung unseres Universums und die chemische Entwicklung von Galaxien.
Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) betreibt das Weltraumteleskop Spitzer für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Die wissenschaftlichen Operationen werden am Spitzer Science Center am Caltech in Pasadena durchgeführt. Die Flugoperationen werden von Lockheed Martin Space in Littleton (Colorado) gesteuert. Die Daten werden am Infrared Science Archive des IPAC am Caltech archiviert. Das Caltech betreibt das JPL für die NASA.
Herschel ist eine Mission der European Space Agency (ESA), deren wissenschaftliche Instrumente von einem Konsortium europäische Institute mit wichtigen Beiträgen der NASA bereitgestellt wurden. Obwohl das Observatorium im April 2013 seine wissenschaftlichen Beobachtungen einstellte, nachdem ihm erwartungsgemäß das Kühlmittel ausging, analysieren Wissenschaftler weiterhin seine Daten. Das Herschel Project Office der NASA hat seinen Sitz am Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena (Kalifornien). Das JPL steuerte unverzichtbare Technologien für zwei der drei wissenschaftlichen Instrumente Herschels bei. Das Herschel Science Center der NASA gehört zum Infrared Processing and Analysis Center am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena und unterstützt die astronomische Gemeinschaft. Das Caltech betreibt das JPL für die NASA.
SOFIA, das Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, ist eine Boeing 747SP, die ein Teleskop mit einem Hauptspiegeldurchmesser von 106 Zoll trägt. Es ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley leitet das SOFIA-Programm sowie die wissenschaftlichen und missionsbezogenen Operationen in Zusammenarbeit mit der Universities Space Research Association in Columbia (Maryland) und dem Deutschen SOFIA Institut (DSI) an der Universität Stuttgart. Der Heimatstützpunkt des Flugzeugs ist das Building 703 des Armstrong Flight Research Center der NASA in Palmdale (Kalifornien).
(THK)
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