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ESA Herschel enthüllt Geheimnisse der Sternengeburt 2015
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Herschel enthüllt die Geheimnisse der Sternengeburt

Die ersten wissenschaftlichen Ergebnisse des ESA Infrarot-Weltraumteleskops Herschel enthüllen bislang verborgene Details der Sternentstehung. Neue Bilder zeigen Tausende, weit entfernte Galaxien, in denen ungestüm Sternengeburten stattfinden, und prachtvolle sternbildende Staubwolken, die sich über die gesamte Milchstrasse hinziehen. Auf einer Aufnahme ist sogar ein "unmöglicher" Stern während seiner Entstehung zu sehen.

Die heute auf einer wissenschaftlichen Fachtagung der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) präsentierten Ergebnisse stellen frühere Annahmen über Sternengeburten in Frage und ebnen der Forschung neue Wege.

Durch Herschels Beobachtungen der sternbildenden Wolke RCW 120 konnte ein Stern im Embryonalstadium entdeckt werden, der sich in mehreren Hunderttausend Jahren zu einem der grössten und hellsten Sterne unserer Galaxie entwickeln dürfte. Er besitzt bereits jetzt die acht- bis zehnfache Masse der Sonne und ist noch von einer 2000 Sonnenmassen starken Gas- und Staubwolke umgeben, von der er weiter Materie aufnehmen kann.

Sternengeburt in der Milchstrasse - Ein "unmöglicher" Stern

"Dieser Stern kann nur grösser werden", meint Dr. Annie Zavagno vom Labor für Astrophysik in Marseille. Massive Sterne sind selten und kurzlebig. Einen solchen während seiner Entstehung einzufangen, bedeutet die einmalige Chance, ein seit langem bestehendes Paradoxon in der Astronomie zu klären. "Nach unserem derzeitigen Kenntnisstand ist es eigentlich nicht möglich, dass sich ein Stern bildet, der grösser ist als acht Sonnenmassen", so Dr. Zavagno.

Der Grund dafür ist, dass die gewaltigen Lichtstrahlen, die von solch riesigen Sternen ausgesandt werden, ihre Ursprungswolke sprengen müssten, noch bevor sich mehr Masse anhäufen kann. Aber sie bilden sich trotzdem irgendwie. Viele dieser "unmöglichen" Sterne sind bereits bekannt, einige davon machen bis zu 150 Sonnenmassen aus. Jetzt hat Herschel einen Stern am Anfang seiner Existenz beobachtet und Astronomen können mit Hilfe der gewonnenen Daten untersuchen, inwiefern er ihren Theorien widerspricht.

Sternengeburt in der Milchstrasse
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Herschel arbeitet im Infrarotbereich und ist das grösste jemals in den Weltraum gestartete astronomische Teleskop. Der Durchmesser seines Hauptspiegels misst viermal mehr als der jedes vorangegangenen Infrarot-Weltraumteleskops und eineinhalbmal mehr als der von Hubble.

Zu Beginn einer Sternengeburt werden die umgebenden Staub- und Gaswolken bis auf ein paar Dutzend Grad über dem absoluten Nullpunkt aufgeheizt und fangen an, Strahlung im fernen Infrarot-Wellenlängenbereich auszusenden. Die Erdatmosphäre blockt den Grossteil dieser Wellenlängen vollkommen ab, weshalb Beobachtungen vom Weltraum aus notwendig sind. Mit seiner bisher unerreichten Auflösung und Empfindlichkeit erfasst Herschel die sternbildenden Regionen unserer Galaxie.

"Vor Herschel war nicht geklärt, wie sich die Materie in der Milchstrasse in hinreichend hoher Dichte und zu den erforderlichen niedrigen Temperaturen zusammenballte, um Sterne zu bilden," erklärt Sergio Molinari vom Institut für Weltraumphysik in Rom. Ein neues, heute veröffentlichtes Bild von Herschel, das eine Reihe stellarer Kinderstuben in der Milchstrasse zeigt, klärt uns darüber auf. Sternembryos erscheinen zunächst im Inneren der Filamente aus glühendem Staub und Gas, die die gesamte Galaxie durchziehen. Diese Fäden bilden Ketten von Kinderstuben, die Dutzende Lichtjahre lang sind und die Galaxie in ein Netz von Sternbrutstättenhülle

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Sternengeburt im Sternbild Fuchs - Schnellere Sternentstehung
Sternengeburt im Sternbild Fuchs
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Herschel hat auch den Weltraum jenseits unserer Galaxie unter die Lupe genommen und das Infrarotlicht tausender anderer Galaxien gemessen, die Milliarden von Lichtjahren entfernt im Universum verteilt sind. Jede Galaxie erscheint so klein wie ein Staubkorn aber durch ihre Helligkeit können Astronomen ihre Sterngeburtenrate bestimmen. In der Regel gilt: je heller die Galaxie desto mehr Sterne bringt sie hervor.

Auch in diesem Fall wurden der bisherige Kenntnissstand in Frage gestellt, denn Herschel erbrachten den Nachweis, dass sich die Galaxien entlang der kosmischen Zeitskala viel schneller als ursprünglich angenommen entwickelt haben, in Frage gestellt. Astronomen waren der Ansicht, dass die Galaxien in den vergangenen drei Milliarden Jahren mit ungefähr derselben Geschwindigkeit Sterne gebildet haben. Herschel widerlegt dies jedoch.

In der Vergangenheit gab es zahlreiche Galaxien, in denen wahre Sternausbrüche stattfanden und die Sterne 10 bis 15 Mal schneller entstanden, als heute in der Milchstrasse. Was diese stürmische Aktivität auslöste, ist noch nicht ganz klar. "Herschel wird uns nun die Gelegenheit bieten, die Gründe für diese Vorgänge zu untersuchen", freut sich Steve Eales von der Universität Cardiff in Grossbritannien.

Vierter Zustand von Wasser: Ionisierter Wasserdampf
one year after launch
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"Herschel hat alle Erwartungen übertroffen und uns eine unglaubliche Fülle an Daten beschert, mit deren Auswertung die Astronomen noch mehrere Jahre lang beschäftigt sein werden", so Prof. Alvaro Giménez, ESA-Direktor für Wissenschaft und robotische Exploration.

Herschel hat über 35'000 wissenschaftliche Beobachtungen machen können und dabei mehr als 25' '000 Stunden an wissenschaftlichen Daten aus mehr als 600 Beobachtungsprogrammen zusammengestellt. Hinzu kommen noch weitere 2 000 Stunden für Kalibrierungsbeobachtungen. Verwaltet wird der riesige Datensatz im Europäischen Weltraumastronomiezentrum (ESAC) bei Madrid.

"Die Entdeckung dieses ionisierten Wasserdampfs war eine Überraschung" sagt Arnold Benz von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich. "Sie führt uns vor Augen, dass im frühen Geburtsstadium gewaltige Prozesse vor sich gehen, die zu einer in der ganzen Wolke verbreiteten energetischen Strahlung führen."

Von den grössten Galaxien bis zu den kleinsten Molekülen – die zahlreichen ersten Ergebnisse von Herschel werden den Wissenschaftlern auf der Fachtagung ESLAB 2010 vorgestellt, die diese Woche im Weltraumforschungs- und Technologiezentrum ESTEC der ESA in Noordwijk, Niederlande, stattfindet.

"Dies ist erst der Anfang der Mission. In den kommenden Jahren werden wir dank Herschel noch viele weitere wissenschaftliche Erkenntnisse gewinnen" versichert Göran Pilbratt, Herschel-Projektwissenschaftler der ESA.

Die Beobachtungen der Region RCW120 sind Teil des von Frédéric Motte, SAp/CEA, Saclay, Frankreich, geleiteten Programms HOBYS (Herschel Imaging Survey of Young Stellar objects).

Die Untersuchungen über den vierten Zustand des Wassers wurden im Rahmen des Programms WISH (Water in star-forming regions with Herschel) unter der Leitung von Ewine van Dishoeck, Sterrenwacht Leiden, Niederlande, durchgeführt.

Die Erforschung der sternbildenden Regionen in der Milchstrasse, Hi-GAL (Herschel Infrared Galactic Plane Survey), wird von Sergio Molinari, Institut für Weltraumphysik, Rom, Italien, geleitet.

Die Erkundung der Galaxien, ATLAS (Astrophysical Terahertz Large Area Survey), wird unter dem Vorsitz von Steve Eales, Universität Cardiff, Vereinigtes Königreich, und Loretta Dunne, Universität Nottingham, VGrossbritannien, durchgeführt.

Herschel ist ein Weltraumteleskop der ESA, dessen wissenschaftliche Instrumente von europäisch geleiteten Hauptwissenschaftler-Konsortien bereitgestellt wurden. Die NASA ist massgeblich an der Mission beteiligt.

Quelle: Text ESA, Mai 2010
one year after launch
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"Herschel hat alle Erwartungen übertroffen und uns eine unglaubliche Fülle an Daten beschert, mit deren Auswertung die Astronomen noch mehrere Jahre lang beschäftigt sein werden", so Prof. Alvaro Giménez, ESA-Direktor für Wissenschaft und robotische Exploration.

Herschel hat über 35'000 wissenschaftliche Beobachtungen machen können und dabei mehr als 25'000 Stunden an wissenschaftlichen Daten aus mehr als 600 Beobachtungsprogrammen zusammengestellt. Hinzu kommen noch weitere 2 000 Stunden für Kalibrierungsbeobachtungen. Verwaltet wird der riesige Datensatz im Europäischen Weltraumastronomiezentrum (ESAC) bei Madrid.

Planck fotografiert den Himmel
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Planck wird das Universum auch weiterhin kartieren. Am Ende seiner Mission im Jahr 2012 wird der Satellit den Himmel insgesamt viermal vollständig abgetastet haben. Der erste komplette Datensatz der kosmischen Mikrowellen- Hintergrundstrahlung soll 2012 zur Verfügung stehen. Im Januar 2011 wird allerdings bereits ein Katalog mit einzelnen Objekten unserer Galaxie und vollständigen weit entfernten Galaxien veröffentlicht.

"Diese Aufnahme bietet nur einen kleinen Einblick in das, was Planck insgesamt enthüllen wird", so der Planck-Projektwissenschaftler der ESA, Jan Tauber.

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