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Autor: Roger Spinner / 22. März 2005, 22:58 Uhr

Erster Supersternhaufen in unserer Galaxis entdeckt

Supersternhaufen sind Anhäufungen hunderttausender junger Sterne, die auf ein unvorstellbar kleines Volumen zusammen gedrängt sind. Sie repräsentieren die extremste Umgebung, in der Sterne und Planeten überhaupt entstehen können.

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Nun hat ein Team europäischer Astronomen, mit Hilfe einiger ESO-Teleskope des La Silla-Observatoriums in Chile, ein solches Objekt innerhalb unserer Galaxis gefunden. Solch große Cluster hat man bisher nur sehr weit entfernt, meistens in einem Paar oder einer Gruppe miteinander interagierender Galaxien gefunden.
 
Die neu entdeckte, massereiche Struktur ist hinter einer großen Wolke aus Staub und Gas verborgen. Deshalb hat es lange gedauert bis man ihre eigentliche Natur erkannt hat. Dieser Supersternhaufen wird "Westerlund 1" genannt, ist 1.000 Mal näher als alle anderen bisher bekannten Super-Cluster und somit nahe genug, dass Astronomen seine Struktur im Detail untersuchen können.
 
Westerlund 1 enthält hunderte sehr massereiche Sterne. Einige scheinen mit einer Leuchtkraft von annähernd einer Millionen Sonnen, andere wiederum sind zweitausend mal größer als die Sonne – wäre unsere Sonne derart groß, würde sie bis zur Saturnbahn hinaus reichen. Stünde die Sonne im Herzen dieses bemerkenswerten Super-Clusters, wäre unser Himmel übersäht mit Sternen, so groß wie der Vollmond. Westerlund 1 ist somit ein einzigartiges, natürliches Laboratorium für das Studium extremer Stellarphysik, und hilft mit zu verstehen, wie die massereichsten Sterne unserer Galaxis leben und sterben.
 
Aufgrund ihrer Beobachtungen schätzen die Astronomen die Masse des Supersternhaufens auf nicht weniger als 100.000 Sonnenmassen. Alle Sterne befinden sich innerhalb einer Region von weniger als sechs Lichtjahren Ausdehnung. Dies macht Westerlund 1 zum massereichsten Sternenhaufen, der je innerhalb unserer Galaxis entdeckt wurde.
 
Supersternhaufen
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Dies ist eine Kompositaufnahme des Supersternhaufens "Westerlund 1", gemacht mit dem 2,2 Meter MPG/ESO Wide-Field Imager (WFI). Das Bild zeigt einen Himmelsausschnitt von 5 × 5 Bogenminuten. Die Vordergrundsterne erscheinen blau. Die heißen, massereichen Sterne des Clusters scheinen Orange, die etwas kühleren rot.
(Foto: ESO)
Sterne entstehen normalerweise in kleinen Gruppen, meistens in so genannten Offenen Sternenhaufen, welche in der Regel ein paar hundert Sterne enthalten. Aufgrund umfangreicher Untersuchungen gehen Astronomen heute davon aus, dass auch unsere Sonne vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren in einer solchen Umgebung entstanden ist.
 
In einigen aktiven Galaxien beobachteten Wissenschaftler gewaltvolle Prozesse der Sternentstehung, die zur Entwicklung von solchen Supersternhaufen geführt haben – jeder einzelne davon aus mehreren Millionen Sternen bestehend. Solche Ereignisse waren vor mehr als zwölf Milliarden Jahren, inmitten der jungen Milchstrasse, wohl weit verbreitet. Die vielen Kugelsternhaufen, welche fast genau so alt sind wie unsere Galaxie selber, könnten möglicherweise die Überreste solch früher Supersternhaufen sein. Alle bisher beobachteten Supersternhaufen in Galaxien mit aktiven Sternentstehungsregionen sind sehr weit entfernt. Es ist daher, selbst mit fortgeschrittenster Technologie, nicht möglich sie in einzelne Sterne aufzulösen. Dies erschwert die Erforschung dieser Objekte massiv und Astronomen versuchten schon lange Zeit näher gelegene Vertreter dieser Art zu finden.
 
Westerlund 1
Westerlund 1 befindet sich im Sternbild Ara (Altar), in einer sternenreichen Gegend der Milchstrasse, am südlichen Sternenhimmel. Er wurde 1961 vom schwedischen Astronom Bengt Westerlund entdeckt. Westerlund war später (von 1970 bis 1974) als Direktor des ESO in Chile tätig. Der Sternhaufen befindet sich hinter einer großen Wolke aus Gas und Staub, welche den größten Teil des sichtbaren Lichts abblockt. Das Licht wird um den Faktor 100.000 abgedunkelt, was dazu geführt hat, dass die wahre Struktur dieses ungewöhnlichen Clusters lange Zeit verborgen blieb.
 
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Dieses Bild zeigt die Eigenschaften junger massereicher Cluster in unserer Galaxis und in der Großen Magellanschen Wolke, sowie von Super-Clustern in Galaxien mit Sternentstehungsregionen. Das Diagramm zeigt die Masse und den Radius dieser Cluster. Westerlund 1 ist darauf ebenfalls ersichtlich und mit "Wd1" gekennzeichnet.
(Grafik: ESO)
Im Jahr 2001 identifizierte ein Team aus Astronomen mehr als ein Dutzend extrem heißer und ungewöhnlich massiver Sterne in diesem Cluster – so genante "Wolf-Rayet-Sterne". Dieses Team untersuchte Westerlund 1 sehr intensiv mit Hilfe verschiedener ESO-Teleskope. Sie verwendeten Bilder des Wide Field Imager (WFI) am 2,2 Meter ESO/MPG-Teleskop sowie Aufnahmen der Superb Seeing Imager 2 (SuSI2)-Kamera des 3,5 Meter New Technology Telescope (NTT) in La Silla. Damit entdeckten sie nahezu 200 dem Cluster angehörige Sterne.
 
Um die wahre Natur dieser Sterne festzustellen untersuchten die Astronomen etwa ein Viertel davon spektroskopisch mit Hilfe des Boller & Chivens-Spektrographen am 1,52 Meter-Teleskop sowie des Multi-Mode Instrument (EMMI) am NTT. Westerlund 1 ist unglaublich reich an massereichen Sternen. Dies weist darauf hin, dass dieser Supersternhaufen eine große Anzahl von Sternen beherbergen muss. Gemäß Simon Clark vom University College in London, einem der Autoren dieser Studie, kommen in unserer Galaxis auf einen Stern der zehnmal massereicher ist als die Sonne, mehr als 100 sonnenähnliche Sterne. Die Tatsache, dass in Westerlund 1 hunderte derart massereicher Sterne sind, legt nahe, dass dieser Supersternhaufen annähernd eine halbe Million Sterne beherbergen muss. Die meisten davon jedoch sind zu schwach, um die davor stehende Wolke aus Gas und Staub zu durchdringen.
 
Unglaubliche Dichte
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Eine Atlas-Mosaikaufnahme von "Westerlund 1" des Two Micron All Sky Survey / IPAC.
(Foto: S. Van Dyk, IPAC/NASA)
Die große Anzahl an Sternen war nicht die einzige Überraschung, die Clark und sein Team erwartete. Das Team stellte fest, dass sich diese Sterne alle in einer Region von nicht mehr als sechs Lichtjahren Durchmesser befinden. Zum Vergleich: der unserer Sonne nächstgelegene Stern, Proxima Centauri, ist etwa vier Lichtjahre von uns entfernt. Die Konzentration in Westerlund 1 ist derart hoch, dass die mittlere Distanz zwischen den einzelnen Sternen in etwa der Ausdehnung unseres Sonnensystems entspricht. Bei solch vielen Sternen auf derart engem Raum werden wohl einige von ihnen miteinander kollidieren. Dies könnte theoretisch sogar ein mittelgroßes Schwarzes Loch zur Folge haben und es besteht durchaus die Möglichkeit, dass sich in Westerlund 1 ein solches Schwarzes Loch bereits gebildet hat.
 
Die große Anzahl massereicher Sterne in Westerlund 1 lässt vermuten, dass dieser Supersternhaufen einen sehr bedeutenden Einfluss auf seine Umgebung haben wird. Dieser Cluster enthält derart viele massereiche Sterne, dass in ihm - in einem Zeitraum von weniger als 40 Millionen Jahren - mehr als 1.500 Supernovae aufblitzen werden. Dabei werden gewaltige Mengen galaktischen Materials heraus geschleudert.
 
Da Westerlund 1 nur etwa 10.000 Lichtjahre entfernt ist, ist es möglich, Teile des Haufens mit Hilfe des VLT in Einzelsterne aufzulösen. Neue Beobachtungsprogramme starten nun damit, kleinere Sterne innerhalb dieses Clusters zu erfassen, und die Astronomen werden bald den Supersternhaufen bis in seine Tiefe untersuchen können.
 
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