Quelle: ESON 27. August 2023.

27. August 2023 – Damit wurde erstmals ein solcher dunkler Fleck auf dem Planeten mit einem Teleskop auf der Erde beobachtet. Diese gelegentlichen Erscheinungen im blauen Hintergrund der Neptunatmosphäre sind für Forschende ein Rätsel, und die neuen Ergebnisse liefern weitere Hinweise auf ihre Eigenschaften und ihren Ursprung.

Große Flecken sind häufige Merkmale in der Atmosphäre von Riesenplaneten. Der berühmteste ist der Große Rote Fleck des Jupiters. Im Jahr 1989 entdeckte die NASA-Sonde Voyager 2 erstmals einen dunklen Fleck auf Neptun, der einige Jahre später wieder verschwand. „Seit der ersten Entdeckung eines dunklen Flecks habe ich mich immer gefragt, was es mit diesen kurzlebigen und schwer fassbaren dunklen Erscheinungen auf sich hat“, sagt Patrick Irwin, Professor an der University of Oxford in Großbritannien und leitender Forscher der heute in Nature Astronomy veröffentlichten Studie.

Irwin und sein Team verwendeten Daten des VLT der ESO, um die Möglichkeit auszuschließen, dass die dunklen Flecken durch eine „Auflockerung“ in den Wolken verursacht werden. Die neuen Beobachtungen deuten stattdessen darauf hin, dass die dunklen Flecken wahrscheinlich das Ergebnis von Luftpartikeln sind, die sich in einer Ebene unterhalb der sichtbaren Dunstschicht abdunkeln, wenn sich in der Neptunatmosphäre Eis und Dunst vermischen.

Es war nicht einfach, zu dieser Schlussfolgerung zu kommen, denn dunkle Flecken sind keine dauerhaften Merkmale der Neptunatmosphäre und Astronominnen und Astronomen konnten sie bisher nicht in ausreichendem Maße untersuchen. Die Gelegenheit dazu ergab sich, nachdem das NASA/ESA-Weltraumteleskop Hubble mehrere dunkle Flecken in der Neptunatmosphäre entdeckt hatte, darunter einen in der nördlichen Hemisphäre des Planeten, der erstmals 2018 bemerkt wurde. Irwin und sein Team machten sich sofort an die Arbeit, diesen Fleck vom Boden aus zu untersuchen – mit einem Instrument, das für diese anspruchsvollen Beobachtungen ideal geeignet ist.

Mit dem Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) des VLT konnten die Forscher das vom Neptun und seinem Fleck reflektierte Sonnenlicht in seine einzelnen Farben oder Wellenlängen zerlegen und ein 3D-Spektrum erhalten [1]. Dies bedeutete, dass sie den Fleck detaillierter untersuchen konnten, als es zuvor möglich war. „Ich bin begeistert, dass wir nicht nur die erste Entdeckung eines dunklen Flecks vom Boden aus machen konnten, sondern auch zum allerersten Mal ein Reflexionsspektrum eines solchen Phänomens aufnehmen konnten“, sagt Irwin.

Da verschiedene Wellenlängen unterschiedliche Tiefen in der Neptunatmosphäre abtasten, konnten die Astronominnen und Astronomen anhand des Spektrums die Höhe des dunklen Flecks in der Atmosphäre des Planeten besser bestimmen. Das Spektrum lieferte auch Informationen über die chemische Zusammensetzung der verschiedenen Schichten der Atmosphäre, was dem Team Hinweise darauf gab, warum der Fleck dunkel erschien.

Die Beobachtungen lieferten auch ein überraschendes Ergebnis. „Dabei entdeckten wir einen seltenen tiefen, hellen Wolkentyp, der noch nie zuvor identifiziert worden war, nicht einmal aus dem Weltraum“, sagt Studien-Koautor Michael Wong, Forscher an der University of California, Berkeley, USA. Dieser seltene Wolkentyp erschien als heller Fleck direkt neben dem größeren dunklen Hauptfleck. Die VLT-Daten zeigen, dass sich die neue „tiefe helle Wolke“ auf der gleichen Ebene in der Atmosphäre befindet wie der dunkle Hauptfleck. Dies bedeutet, dass es sich um eine völlig neue Art von Erscheinung handelt, verglichen mit den kleinen „Begleitwolken“ aus Methaneis in großer Höhe, die zuvor beobachtet wurden.

Mit dem VLT der ESO können Astronominnen und Astronomen nun Merkmale wie diese Flecken von der Erde aus untersuchen. „Dies erweitert die Möglichkeiten der Menschheit, den Kosmos zu beobachten, auf erstaunliche Weise. Zunächst konnten wir diese Flecken nur entdecken, indem wir eine Raumsonde wie die Voyager dorthin schickten. Dann haben wir mit Hubble die Fähigkeit erlangt, sie aus der Ferne zu erkennen. Und schließlich ist die Technologie so weit fortgeschritten, dass wir sie vom Boden aus entdecken können“, schließt Wong, bevor er scherzhaft hinzufügt: „Das könnte mich als Hubble-Beobachter arbeitslos machen!“

Endnoten
[1] MUSE ist ein 3D-Spektrograf, der es Astronominnen und Astronomen ermöglicht, ein astronomisches Objekt wie Neptun in einem Durchgang vollständig zu beobachten. An jedem Pixel misst das Instrument die Intensität des Lichts in Abhängigkeit von seiner Farbe oder Wellenlänge. Die daraus resultierenden Daten bilden einen 3D-Satz, in dem jedes Pixel des Bildes ein vollständiges Lichtspektrum aufweist. Insgesamt misst MUSE über 3500 Farben. Das Instrument ist so konzipiert, dass es die Vorteile der adaptiven Optik nutzt, die die Turbulenzen in der Erdatmosphäre korrigiert, was zu schärferen Bildern als sonst möglich führt. Ohne diese Kombination von technischen Voraussetzungen wäre die Untersuchung eines dunklen Flecks auf dem Neptun vom Boden aus nicht möglich gewesen.

Weitere Informationen
Diese Forschungsergebnisse wurden in einem Artikel mit dem Titel „Cloud structure of dark spots and storms in Neptune’s atmosphere” (Wolkenstruktur von dunklen Flecken und Stürmen in der Neptunatmosphäre) vorgestellt, der in Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-023-02047-0) erscheint.

Das Team besteht aus Patrick G. J. Irwin (University of Oxford, UK [Oxford]), Jack Dobinson (Oxford), Arjuna James (Oxford), Michael H. Wong (University of California, USA [Berkeley]), Leigh N. Fletcher (University of Leicester, UK [Leicester]), Michael T. Roman (Leicester), Nicholas A. Teanby (University of Bristol, UK), Daniel Toledo (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, Spanien), Glenn S. Orton (Jet Propulsion Laboratory, USA), Santiago Pérez-Hoyos (University of the Basque Country, Spanien [UPV/EHU]), Agustin Sánchez Lavega (UPV/EHU), Lawrence Sromovsky (University of Wisconsin, USA), Amy Simon (Solar System Exploration Division, NASA Goddard Space Flight Center, USA), Raúl Morales-Juberias (New Mexico Institute of Technology, USA), Imke de Pater (Berkeley), und Statia L. Cook (Columbia University, USA).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt.

Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Forschungsartikel
pdf: https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2314/eso2314a.pdf

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• Planet Neptun
• ESO

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Quelle: ESON 17. August 2023.

17. August 2023 – Die Entdeckung markiert die Entdeckung eines neuen Typs von astronomischen Objekten – massereiche magnetische Heliumsterne – und gibt Aufschluss über den Ursprung von Magnetaren.

Obwohl der Stern HD 45166 seit über 100 Jahren beobachtet wird, konnte sein rätselhaftes Wesen nicht ohne Weiteres durch herkömmliche Modelle erklärt werden. Man wusste nur wenig über ihn, abgesehen von der Tatsache, dass er zu einem Sternpaar gehört [1], reich an Helium ist und einige Male massereicher als unsere Sonne ist.

„Dieser Stern wurde zu einer Art Leidenschaft von mir“, sagt Tomer Shenar, der Hauptautor einer heute in Science veröffentlichten Studie über dieses Objekt und Astronom an der Universität Amsterdam in den Niederlanden. „Tomer und ich bezeichnen HD 45166 als den »Zombie-Stern«“, sagt die Mitautorin und ESO-Astronomin Julia Bodensteiner aus Deutschland. „Das liegt nicht nur daran, dass dieser Stern so einzigartig ist, sondern auch, weil ich scherzhaft gesagt habe, dass er Tomer in einen Zombie verwandelt.“

Nachdem Shenar bereits ähnliche heliumreiche Sterne untersucht hatte, vermutete er, dass Magnetfelder den entscheidenden Hinweis geben könnten. Tatsächlich sind Magnetfelder dafür bekannt, das Verhalten von Sternen zu beeinflussen. Sie könnten erklären, warum herkömmliche Modelle HD 45166 nicht beschreiben konnten, der sich etwa 3000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Einhorn (Monoceros) befindet. „Ich erinnere mich, dass ich beim Lesen der Fachliteratur einen Heureka-Moment hatte: »Was, wenn der Stern magnetisch ist?«“, sagt Shenar, der derzeit am Zentrum für Astrobiologie in Madrid, Spanien, arbeitet.

Shenar und sein Team machten sich daran, den Stern mit mehreren Teleskopen rund um den Erdball zu untersuchen. Die entscheidenden Beobachtungen wurden im Februar 2022 mit einem Instrument am Canada-France-Hawaii Telescope durchgeführt, das Magnetfelder erkennen und messen kann. Das Team stützte sich auch auf wichtige Archivdaten, die mit dem Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph (FEROS) am La Silla-Observatorium der ESO in Chile aufgenommen wurden.

Als die Daten vorlagen, bat Shenar seinen Mitautor Gregg Wade, einen Experten für Magnetfelder in Sternen am Royal Military College of Canada, die Daten zu prüfen. Die Antwort von Wade bestätigte Shenars Vermutung: „Was auch immer dieses Objekt ist – es ist definitiv magnetisch.“

Wie Shenars Team herausfand, hat der Stern ein unglaublich starkes Magnetfeld von 43.000 Gauß, was HD 45166 zum magnetischsten massereichen Stern macht, der bisher gefunden wurde [2]. „Die gesamte Oberfläche des Heliumsterns ist so magnetisch wie die stärksten vom Menschen hergestellten Magneten“, erklärt Co-Autor Pablo Marchant, Astronom am Institut für Astronomie der KU Leuven in Belgien.

Diese Beobachtung markiert die Entdeckung des allerersten massereichen magnetischen Heliumsterns. „Es ist aufregend, eine neue Gattung von astronomischen Objekten zu entdecken“, sagt Shenar, „insbesondere dann, wenn sie sich die ganze Zeit über versteckt hielt.“

Darüber hinaus liefert die Entdeckung Hinweise auf den Ursprung von Magnetaren, kompakten toten Sternen, die von Magnetfeldern durchzogen sind, die mindestens eine Milliarde Mal stärker sind als das in HD 45166. Die Berechnungen des Teams legen nahe, dass dieser Stern sein Leben als Magnetar beenden wird. Während er unter seiner eigenen Schwerkraft kollabiert, wird sich sein Magnetfeld verstärken. Der Stern wird schließlich zu einem sehr kompakten Kern mit einem Magnetfeld von etwa 100 Billionen Gauß [3] werden – die stärkste Sorte von Magneten im Universum.

Shenar und sein Team stellten außerdem fest, dass HD 45166 eine geringere Masse hat als bisher angenommen, etwa das Doppelte der Masse der Sonne, und dass sein Begleiter in einem weitaus größeren Abstand kreist als bisher angenommen. Darüber hinaus deuten ihre Untersuchungen darauf hin, dass HD 45166 durch die Verschmelzung zweier kleinerer heliumreicher Sterne entstanden ist. „Unsere Ergebnisse verändern unser Verständnis von HD 45166 völlig“, fasst Bodensteiner zusammen.

Endnoten
[1] Obwohl es sich bei HD 45166 um ein Doppelsternsystem handelt, bezieht sich HD 45166 in diesem Text auf den heliumreichen Stern, nicht auf beide Sterne.

[2] Das Magnetfeld von 43 000 Gauß ist das stärkste Magnetfeld, das jemals in einem Stern entdeckt wurde, der die Chandrasekhar-Massengrenze überschreitet, die kritische Grenze, oberhalb derer Sterne zu Neutronensternen kollabieren können (Magnetare sind eine Art von Neutronensternen).

[3] In diesem Text bezieht sich eine Milliarde auf eine Eins gefolgt von neun Nullen und eine Billion auf eine Eins gefolgt von 12 Nullen.

Weitere Informationen
Diese Forschungsergebnisse wurden in einem Artikel vorgestellt, der in der Zeitschrift Science erscheint (doi: 10.1126/science.ade3293).

Das Team besteht aus Tomer Shenar (Anton Pannekoek Institut für Astronomie, Universität Amsterdam, Niederlande [API], jetzt am Zentrum für Astrobiologie, Madrid, Spanien), Gregg Wade (Department of Physics and Space Science, Royal Military College of Canada, Kanada), Pablo Marchant (Institut für Astronomie, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]), Stefano Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, Großbritannien), Julia Bodensteiner (Europäische Südsternwarte, Garching, Deutschland; KU Leuven), Dominic M. Bowman (KU Leuven), Avishai Gilkis (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel), Norbert Langer (Argelander-Institut für Astronomie, Universitӓt Bonn, Deutschland; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Deutschland), André Nicolas-Chené (National Science Foundation’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Hawai’i), Lidia Oskinova (Institut für Physik und Astronomie, Universitӓt Potsdam, Deutschland [Potsdam]), Timothy Van Reeth (KU Leuven), Hugues Sana (KU Leuven), Nicole St-Louis (Département de physique, Université de Montréal, Complexe des sciences, Kanada), Alexandre Soares de Oliveira (Institut für Forschung und Entwicklung, Universidade do Vale do Paraíba, São José dos Campos, Brasilien), Helge Todt (Potsdam) und Silvia Toonen (API).

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Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Fachartikel
pdf: https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2313/eso2313a.pdf

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• Neutronensterne, Pulsare, Magnetare
• ESO

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Quelle: ESON 18. Juli 2022.

18. Juli 2022 – „Zum ersten Mal hat unser Team gemeinsam über die Entdeckung eines schwarzen Lochs berichtet, anstatt ein solches zu widerlegen“, sagt Studienleiter Tomer Shenar. Außerdem stellten sie fest, dass der Stern, der das schwarze Loch entstehen ließ, ohne Anzeichen einer starken Explosion verschwand. Die Entdeckung wurde dank sechsjähriger Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) gemacht.

„Wir haben eine »Nadel im Heuhaufen« gefunden“, sagt Shenar, der die Studie an der KU Leuven in Belgien [1] begann und jetzt Marie-Curie-Stipendiat an der Universität Amsterdam in den Niederlanden ist. Obwohl es bereits andere ähnliche Kandidaten für schwarze Löcher gibt, behauptet das Team, dass dies das erste »ruhende« schwarze Loch mit stellarer Masse ist, das außerhalb unserer Galaxie eindeutig nachgewiesen werden konnte.

Schwarze Löcher mit stellarer Masse entstehen, wenn massereiche Sterne das Ende ihres Lebens erreichen und unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbrechen. In einem Doppelsternsystem, einem System aus zwei umeinander kreisenden Sternen, hinterlässt dieser Prozess ein schwarzes Loch, das einen leuchtenden Begleitstern umkreist. Das schwarze Loch ist »ruhend« oder »inaktiv«, wenn es keine starke Röntgenstrahlung aussendet, wodurch solche schwarzen Löcher normalerweise entdeckt werden. „Es ist unglaublich, dass wir kaum von ruhenden schwarzen Löchern wissen, wenn man bedenkt, für wie häufig Astronomen sie halten“, erklärt Co-Autor Pablo Marchant von der KU Leuven. Das neu entdeckte schwarze Loch hat mindestens die neunfache Masse unserer Sonne und umkreist einen heißen, blauen Stern mit der 25-fachen Masse der Sonne.

Ruhende schwarze Löcher sind besonders schwer zu entdecken, da sie kaum mit ihrer Umgebung interagieren. „Seit mehr als zwei Jahren suchen wir nach solchen schwarzen Löchern und Doppelsternsystemen“, sagt Co-Autorin Julia Bodensteiner, wissenschaftliche Mitarbeiterin bei der ESO in Deutschland. „Ich war sehr aufgeregt, als ich von VFTS 243 hörte, der meiner Meinung nach der überzeugendste Kandidat ist, der bisher beschrieben wurde.“ [2]

Um VFTS 243 zu finden, durchsuchte die Arbeitsgruppe fast 1000 massereiche Sterne in der Region des Tarantelnebels in der Großen Magellanschen Wolke, um diejenigen zu finden, die schwarze Löcher als Begleiter haben könnten. Die Identifizierung dieser Begleiter als schwarze Löcher ist extrem schwierig, da es sehr viele alternative Möglichkeiten gibt.

„Als Forscher, der in den letzten Jahren potenzielle schwarze Löcher entlarvt hat, war ich äußerst skeptisch gegenüber dieser Entdeckung“, sagt Shenar. Die Skepsis wurde von Co-Autor Kareem El-Badry vom Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian in den USA geteilt, den Shenar den »Zerstörer schwarzer Löcher« nennt. „Als Tomer mich bat, seine Ergebnisse zu überprüfen, hatte ich meine Zweifel. Aber ich konnte keine plausible Erklärung für die Daten finden, die kein schwarzes Loch beinhaltete“, erklärt El-Badry.

Die Entdeckung ermöglicht dem Team auch einen einzigartigen Einblick in die Prozesse, die die Entstehung schwarzer Löcher flankieren. Astronomen und Astronominnen vermuten, dass sich ein massereiches schwarzes Loch bildet, wenn der Kern eines sterbenden massereichen Sterns kollabiert, aber es ist nach wie vor ungewiss, ob dies mit einer gewaltigen Supernova-Explosion einhergeht.

„Der Stern, der das schwarze Loch in VFTS 243 geformt hat, scheint vollständig kollabiert zu sein, ohne Anzeichen einer vorherigen Explosion“, erklärt Shenar. „In letzter Zeit gibt es immer wieder Hinweise auf dieses Szenario des »direkten Kollapses«, aber unsere Studie liefert wohl einen der direktesten Hinweise. Dies hat enorme Auswirkungen auf den Ursprung der Verschmelzung schwarzer Löcher im Kosmos.“

Das schwarze Loch in VFTS 243 wurde mit Hilfe von sechsjährigen Beobachtungen des Tarantelnebels durch das Instrument Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) am VLT der ESO entdeckt [3].

Trotz des Spitznamens »Polizei der schwarzen Löcher« ermutigt das Team aktiv zur Nachforschung und hofft, dass ihre Arbeit, die heute in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, die Entdeckung weiterer schwarzer Löcher mit stellarer Masse ermöglichen wird, die massereiche Sterne umkreisen, von denen Tausende in der Milchstraße und in den Magellanschen Wolken vermutet werden.

„Natürlich erwarte ich, dass die Fachleute in diesem Bereich unsere Analyse sorgfältig prüfen und versuchen werden, alternative Modelle zu entwickeln“, schließt El-Badry. „Es ist ein sehr aufregendes Projekt, an dem ich beteiligt bin.“

Endnoten
[1] Die Studie wurde von einem Team unter der Leitung von Hugues Sana am Institut für Astronomie der KU Leuven durchgeführt.

[2] Eine weitere Studie unter der Leitung von Laurent Mahy, an der viele Mitglieder desselben Teams beteiligt sind und die zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics angenommen wurde, berichtet über einen weiteren vielversprechenden Kandidaten für ein schwarzes Loch mit stellarer Masse, nämlich das System HD 130298 in unserer Milchstraßengalaxie.

[3] Die in der Studie verwendeten Beobachtungen erstrecken sich über einen Zeitraum von etwa sechs Jahren: Sie bestehen aus Daten des VLT FLAMES Tarantula Survey (unter der Leitung von Chris Evans, United Kingdom Astronomy Technology Centre, STFC, Royal Observatory, Edinburgh; jetzt bei der Europäischen Weltraumorganisation ESA) aus den Jahren 2008 und 2009 sowie aus zusätzlichen Daten des Tarantula Massive Binary Monitoring Programme (unter der Leitung von Hugues Sana, KU Leuven) aus den Jahren 2012 bis 2014.

Weitere Informationen
Diese Studie wurde in einem Artikel mit dem Titel „An X-ray quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary of the Large Magellanic Cloud“ veröffentlicht, der in Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-022-01730-y) erschienen ist.

Die Untersuchung, die zu diesen Ergebnissen geführt hat, wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union (Grant Agreement Nr. 772225: MULTIPLES) gefördert (PI: Sana).

Das Team besteht aus T. Shenar (Institut für Astronomie, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]; Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universität Amsterdam, Amsterdam, Niederlande [API]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Königliches Observatorium von Belgien, Brüssel, Belgien), K. El-Badry (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]; Harvard Society of Fellows, Cambridge, USA; Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Deutschland [MPIA]), P. Marchant (KU Leuven), N. Langer (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Deutschland, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Deutschland [MPIfR]), C. Hawcroft (KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), K. Sen (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Deutschland, MPIfR), L. A. Almeida (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasilien; Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, Mossoró, Brasilien), M. Abdul-Masih (ESO, Santiago, Chile), J. Bodensteiner (ESO, Garching, Deutschland), P. Crowther (Department of Physics & Astronomy, University of Sheffield, UK), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Spanien; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spanien), M. Gromadzki (Astronomisches Observatorium, Universität Warschau, Polen [Warschau]), V. Henault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Kanada), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneriffa, Spanien [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Teneriffa, Spanien [IAC-ULL]), A. de Koter (KU Leuven, API), P. Iwanek (Warschau), S. Kozłowski (Warschau), D. J. Lennon (IAC, IAC-ULL), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Spanien), P. Mróz (Warschau), A. F. J. Moffat (Department of Physics and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Kanada), A. Picco (KU Leuven), P. Pietrukowicz (Warschau), R. Poleski (Warschau), K. Rybicki (Warschau und Abteilung für Teilchenphysik und Astrophysik, Weizmann Institute of Science, Israel), F. R. N. Schneider (Heidelberger Institut für Theoretische Studien, Heidelberg, Deutschland [HITS]; Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Deutschland), D. M. Skowron (Warschau), J. Skowron (Warschau), I. Soszyński (Warschau), M. K. Szymański (Warschau), S. Toonen (API), A. Udalski (Warschau), K. Ulaczyk (Department of Physics, University of Warwick, UK), J. S. Vink (Armagh Observatory & Planetarium, UK), und M. Wrona (Warschau).

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Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Schwarze Löcher

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Quelle: ESON 15. Juni 2022.

15. Juni 2022 – Astronom*innen haben anhand von neuen Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) komplizierte Details der Sternentstehungsregion 30 Doradus, sichtbar gemacht, die auch unter dem Namen Tarantelnebel bekannt ist. Auf einem hochauflösenden Bild, das heute von der Europäischen Südsternwarte (ESO) veröffentlicht wurde und ALMA-Daten enthält, sehen wir den Nebel in einem neuen Licht: Hauchdünne Gaswolken geben Aufschluss darüber, wie massereiche Sterne diese Region beeinflussen.

„Diese Fragmente könnten die Überreste von einst größeren Wolken sein, die durch die enorme Energie zerfetzt wurden, die von jungen und massereichen Sternen freigesetzt wird – ein Prozess, der als Rückkopplung bezeichnet wird“, erläutert Tony Wong, der die Studie zu 30 Doradus leitete, die heute auf der Tagung der American Astronomical Society (AAS) vorgestellt und im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde. Ursprünglich dachten die Astronom*innen, das Gas in diesen Gebieten sei zu dünn und zu sehr von dieser turbulenten Rückkopplung beeinträchtigt, als dass die Schwerkraft es zusammenziehen könnte, um neue Sterne zu bilden. Die neuen Daten zeigen jedoch auch viel dichtere Filamente, in denen die Schwerkraft noch eine wichtige Rolle spielt. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Schwerkraft selbst bei sehr starker Rückkopplung einen starken Einfluss ausüben und zu einer Fortsetzung der Sternentstehung führen kann“, fügt Wong hinzu, der Professor an der University of Illinois in Urbana-Champaign in den USA ist.

Der Tarantelnebel befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke, einer Begleitgalaxie unserer eigenen Milchstraße, und ist eine der hellsten und aktivsten Sternentstehungsregionen in unserer galaktischen Nachbarschaft, etwa 170.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. In seinem Zentrum befinden sich einige der massereichsten Sterne überhaupt. Einige haben mehr als das 150-fache der Masse unserer Sonne, was die Region zu einem idealen Ort macht, um zu untersuchen, wie Gaswolken unter der Schwerkraft kollabieren und neue Sterne bilden.

„Was 30 Doradus so einzigartig macht, ist die Tatsache, dass die Region nah genug ist, um im Detail zu untersuchen, wie Sterne entstehen, und dass ihre Eigenschaften denen ähneln, die man in sehr weit entfernten Galaxien findet, als das Universum noch jung war“, erklärt Guido De Marchi, Wissenschaftler bei der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und Mitautor der Studie, in der die neuen Forschungsergebnisse vorgestellt werden. „Dank 30 Doradus können wir untersuchen, wie Sterne vor 10 Milliarden Jahren entstanden sind, als die meisten Sterne geboren wurden.“

Während sich die meisten bisherigen Untersuchungen des Tarantelnebels auf sein Zentrum konzentrierten, wissen Astronom*innen seit langem, dass auch anderswo starke Sternentstehung stattfindet. Um diesen Prozess besser zu verstehen, führte das Team hochauflösende Beobachtungen durch, die eine große Region des Nebels abdecken. Mithilfe von ALMA maßen sie die Lichtemission von Kohlenmonoxidgas. Auf diese Weise konnten sie die großen, kalten Gaswolken im Nebel kartieren, die kollabieren und neue Sterne entstehen lassen – und wie sie sich verändern, wenn diese jungen Sterne riesige Mengen an Energie freisetzen.

„Wir hatten erwartet, dass die Teile der Wolke, die den jungen massereichen Sternen am nächsten sind, die deutlichsten Anzeichen dafür zeigen würden, dass die Schwerkraft durch die Rückkopplung überwältigt wird“, ergänzt Wong. „Stattdessen haben wir herausgefunden, dass die Schwerkraft in diesen rückkopplungsexponierten Regionen immer noch wichtig ist – zumindest für Teile der Wolke, die ausreichend dicht sind.“

In dem heute von der ESO veröffentlichten Bild werden die neuen ALMA-Daten mit einem früheren Infrarotbild derselben Region überlagert, das helle Sterne und leicht rosafarbene Wolken aus heißem Gas zeigt, die mit dem Very Large Telescope (VLT) und dem Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) der ESO aufgenommen wurden. Die Kompositaufnahme zeigt die ausgeprägte, netzartige Form der Gaswolken des Tarantelnebels, die ihm seinen spinnenartigen Namen gab. Die neuen ALMA-Daten sind dabei als die hellen rot-gelben Streifen im Bild dargestellt: sehr kaltes und dichtes Gas, das eines Tages kollabieren und Sterne bilden könnte.

Die neuen Forschungsergebnisse enthalten detaillierte Hinweise darauf, wie sich die Schwerkraft in den Sternentstehungsgebieten des Tarantelnebels verhält, aber die Arbeit ist noch lange nicht abgeschlossen. „Es gibt noch viel mehr mit diesem fantastischen Datensatz zu tun, und wir veröffentlichen ihn, um andere Forscher*innen zu neuen Untersuchungen zu ermutigen“, sagt Wong abschließend.

Weitere Informationen
Die hier dargestellten Forschungsergebnisse werden auf dem 240. Meeting der American Astronomical Society (AAS) im Rahmen der Pressekonferenz „Stars, Their Environments & Their Planets” (Mittwoch, 15. Juni, 19:15 CEST / 10:15 PT) präsentiert. Medienvertreter*innen sind herzlich eingeladen den Livestream der Pressekonferenz zu verfolgen, der über den YouTube-Kanal des AAS Press Office öffentlich zugänglich ist: https://www.youtube.com/c/AASPressOffice.

Die beteiligten Wissenschaftler*innen sind T. Wong (Astronomy Department, University of Illinois, USA), L. Oudshoorn (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden, Niederlande), E. Sofovich (Illinois), A. Green (Illinois), C. Shah (Illinois), R. Indebetouw (Department of Astronomy, University of Virginia, USA und National Radio Astronomy Observatory, USA), M. Meixner (SOFIA-USRA, NASA Ames Research Center, USA), A. Hacar (Department of Astrophysics, Universität Wien, Österreich), O. Nayak (Space Telescope Science Institute, USA), K. Tokuda (Department of Earth and Planetary Sciences, Faculty of Sciences, Kyushu University, Japan und National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences, Japan und Department of Physics, Graduate School of Science, Osaka Metropolitan University, Japan), A. D. Bolatto (Department of Astronomy and Joint Space Science Institute, University of Maryland, USA und NRAO Visiting Astronomer), M. Chevance (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg), G. De Marchi (European Space Research and Technology Centre, Niederlande), Y. Fukui (Department of Physics, Nagoya University, Japan), A. S. Hirschauer (STSci), K. E. Jameson (CSIRO, Space and Astronomy, Australien), V. Kalari (International Gemini Observatory, NSF’s NOIRLab, Chile), V. Lebouteiller (AIM, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Frankreich), L. W. Looney (Illinois), S. C. Madden (Departement d’Astrophysique AIM/CEA Saclay, Frankreich), Toshikazu Onishi (Osaka), J. Roman-Duval (STSci), M. Rubio (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile) und A. G. G. M. Tielens (Department of Astronomy, University of Maryland, USA und Leiden).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronom*innen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken. Außerdem fördern wir die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedsländern (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope, VISTA, das im Infraroten arbeitet, und das VLT Survey Telescope für sichtbares Licht. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Über ALMA
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem Ministry of Science and Technology (MOST) und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Über das ESON
Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Fachartikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2209/eso2209a.pdf

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Der Beitrag ESO: Das kosmische Netz der Tarantel erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

Mit einer Reihe von Teleskopen, darunter das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO), haben Astronomen ein System aus sechs Exoplaneten entdeckt, von denen fünf in einem ungewöhnlichen Rhythmus um ihren Zentralstern kreisen. Die Forscher sind überzeugt, dass das System wichtige Hinweise darauf liefern könnte, wie Planeten, einschließlich derer im Sonnensystem, entstehen und sich entwickeln.

Als das Team TOI-178, einen etwa 200 Lichtjahre entfernten Stern im Sternbild Sculptor, zum ersten Mal beobachtete, dachten sie, sie hätten zwei Planeten entdeckt, die ihn auf der gleichen Bahn umkreisen. Ein genauerer Blick offenbarte jedoch etwas ganz anderes. „Durch weitere Beobachtungen erkannten wir, dass es sich nicht um zwei Planeten handelt, die den Stern in etwa gleichem Abstand umkreisen, sondern um mehrere Planeten in einer ganz speziellen Konfiguration“, sagt Adrien Leleu von der Universität Genf und der Universität Bern, Schweiz, der eine neue Studie des Systems leitete, die heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde.

Die neuen Forschungen haben ergeben, dass das System sechs Exoplaneten aufweist und dass alle außer demjenigen, der dem Stern am nächsten ist, in einem rhythmischen Tanz gefangen sind, während sie sich ihren Bahnen bewegen. Mit anderen Worten: Sie befinden sich in Resonanz. Das bedeutet, dass es ein Muster gibt, das sich wiederholt, während die Planeten um den Stern kreisen, wobei sich einige Planeten alle paar Umläufe aneinander ausrichten. Eine ähnliche Resonanz wird auch bei den Bahnen von drei Jupitermonden beobachtet: Io, Europa und Ganymed. Io, der dem Jupiter am nächsten gelegene der drei Monde, absolviert für jeden Orbit, den der am weitesten entfernte Ganymed macht, vier volle Umläufe um Jupiter, und für jeden Orbit, den Europa macht, zwei volle Umläufe.

Die fünf äußeren Exoplaneten des TOI-178-Systems folgen einer viel komplexeren Resonanzkette, einer der längsten, die bisher in einem Planetensystem entdeckt wurde. Während sich die drei Jupitermonde in einer 4:2:1-Resonanz befinden, folgen die fünf äußeren Planeten des TOI-178-Systems einer 18:9:6:4:3-Kette: Während der vom Stern aus gesehen zweite Planet (der erste in der Resonanzkette) 18 Umläufe vollzieht, absolviert der vom Stern aus gesehen dritte Planet (der zweite in der Kette) 9 Umläufe, und so weiter. Tatsächlich fanden die Wissenschaftler zunächst nur fünf Planeten in dem System, aber indem sie diesem Resonanzrhythmus folgten, berechneten sie, wo sich ein zusätzlicher Planet in seiner Umlaufbahn befinden würde, wenn sie das nächste Mal ein Zeitfenster zur Beobachtung des Systems hätten.

Dieser Tanz der resonierenden Planeten ist mehr als nur eine Bahnkuriosität, er liefert Hinweise auf die Vergangenheit des Systems. „Die Bahnen in diesem System sind sehr gut geordnet, was uns sagt, dass sich dieses System seit seiner Geburt recht sanft entwickelt hat“, erklärt Co-Autor Yann Alibert von der Universität Bern. Wäre das System früher in seinem Leben erheblich gestört worden, zum Beispiel durch einen riesigen Einschlag, hätte diese fragile Konfiguration der Bahnen nicht überlebt.

Unordnung im rhythmischen System
Doch auch wenn die Bahnkonfiguration sauber und geordnet ist, sind die Dichten der Planeten „viel ungeordneter“, sagt Nathan Hara von der Universität Genf, Schweiz, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. „Es scheint, dass es einen Planeten gibt, der so dicht ist wie die Erde, direkt neben einem sehr leichten Planeten mit der Hälfte der Dichte des Neptuns, gefolgt von einem Planeten mit der Dichte des Neptuns. Das ist nicht das, was wir gewohnt sind.“ In unserem Sonnensystem zum Beispiel sind die Planeten fein säuberlich angeordnet, mit den dichteren Gesteinsplaneten näher am Zentralstern und den lockerer strukturierten Gasplaneten mit geringer Dichte weiter draußen.

„Dieser Kontrast zwischen der rhythmischen Harmonie der Orbitalbewegung und den ungeordneten Dichten stellt unser Verständnis von der Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen sicherlich in Frage“, betont Leleu.

Kombinierte Techniken
Um die ungewöhnliche Architektur des Systems zu untersuchen, nutzte das Team Daten des CHEOPS-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) zusammen mit dem bodengebundenen ESPRESSO-Instrument am VLT der ESO sowie NGTS und SPECULOOS, die sich beide am Paranal-Observatorium der ESO in Chile befinden. Da es extrem schwierig ist, Exoplaneten direkt mit Teleskopen zu entdecken, müssen sich die Astronomen stattdessen auf andere Techniken verlassen, um sie aufzuspüren. Die wichtigsten Methoden, die dabei zum Einsatz kommen, sind die Beobachtung von Transits – die Analyse des Lichts, das vom Zentralstern ausgesandt wird, der sich verdunkelt, wenn ein Exoplanet von der Erde aus gesehen vor ihm vorbeizieht – und Radialgeschwindigkeiten – die Beobachtung des Lichtspektrums des Sterns auf kleine Anzeichen von Verschiebungen, die auftreten, wenn sich die Exoplaneten auf ihren Bahnen bewegen. Das Team verwendete beide Methoden, um das System zu beobachten: CHEOPS, NGTS und SPECULOOS für die Transite und ESPRESSO für die Radialgeschwindigkeiten.

Durch die Kombination der beiden Techniken konnten die Astronomen wichtige Informationen über das System und seine Planeten sammeln, die ihren Zentralstern viel näher und viel schneller umkreisen als die Erde die Sonne umkreist. Der schnellste (der innerste Planet) vollendet eine Umlaufbahn in nur ein paar Tagen, während der langsamste etwa zehnmal so lange braucht. Die sechs Planeten sind etwa ein- bis dreimal so groß wie die Erde, während ihre Masse das 1,5- bis 30-fache der Erdmasse beträgt. Einige der Planeten bestehen aus Gestein, sind aber größer als die Erde und werden als Super-Erden bezeichnet. Andere sind Gasplaneten, wie die äußeren Planeten in unserem Sonnensystem, allerdings sind sie viel kleiner und werden Mini-Neptune genannt.

Obwohl keiner der sechs gefundenen Exoplaneten in der bewohnbaren Zone des Sterns liegt, vermuten die Forscher, dass sie durch die Weiterverfolgung der Resonanzkette weitere Planeten finden könnten, die in oder sehr nahe an dieser Zone existieren könnten. Das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb genommen werden soll, wird in der Lage sein, Gesteinsplaneten in der bewohnbaren Zone eines Sterns direkt abzubilden und sogar ihre Atmosphären zu charakterisieren. Dies bietet die Möglichkeit, Systeme wie TOI-178 noch detaillierter zu erforschen.

Weitere Informationen
Diese Studie wurde in dem Artikel „Six transiting planets and a chain of Laplace resonances in TOI-178“ vorgestellt, der in Astronomy & Astrophysics erscheint.

Das Team besteht aus A. Leleu (Observatoire Astronomique de l’Université de Genève, Schweiz [UNIGE], Universität Bern, Schweiz [Bern]), Y. Alibert (Bern), N. C. Hara (UNIGE), M. J. Hooton (Bern), T. G. Wilson (Centre for Exoplanet Science, SUPA School of Physics and Astronomy, University of St Andrews, UK [St Andrews]), P. Robutel (IMCCE, UMR8028 CNRS, Observatoire de Paris, Frankreich [IMCCE]), J.- B Delisle (UNIGE), J. Laskar (IMCCE), S. Hoyer (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM, Frankreich [AMU]), C. Lovis (UNIGE), E. M. Bryant (Department of Physics, University of Warwick, UK [Warwick], Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick [CEH]), E. Ducrot (Astrobiology Research Unit, Université de Liège, Belgien [Liège]), J. Cabrera (Institut für Planetenforschung, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Berlin, Deutschland [Institut für Planetenforschung, DLR]), J. Acton (School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK [Leicester]), V. Adibekyan (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA], Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto [CAUP]), R. Allart (UNIGE), C, Allende Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife [IAC], Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife [ULL]), R. Alonso (IAC, ULL), D. Alves (Camino El Observatorio 1515, Las Condes, Santiago, Chile), D. R Anderson (Warwick, CEH), D. Angerhausen (ETH Zürich, Institut für Teilchenphysik und Astrophysik), G. Anglada Escudé (Institut de Ciències de l’Espai [ICE, CSIC], Bellaterra, Spanien, Institut d’Estudis Espacials de Catalunya [IEEC], Barcelona, Spanien), J. Asquier (ESTEC, ESA, Noordwijk, die Niederlande [ESTEC]), D. Barrado (Depto. de Astrofísica, Centro de Astrobiologia [CSIC-INTA], Madrid, Spanien), S.C.C Barros (IA, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto), W. Baumjohann (Institut für Weltraumforschung, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Österreich), D. Bayliss (Warwick, CEH), M. Beck (UNIGE), T. Beck (Bern) A. Bekkelien (UNIGE), W. Benz (Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Schweiz [CSH]), N. Billot (UNIGE), A. Bonfanti (IWF), X. Bonfils (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankreich), F. Bouchy (UNIGE), V. Bourrier (UNIGE), G. Boué (IMCCE), A. Brandeker (Department of Astronomy, Stockholm University, Sweden), C. Broeg (Bern), M. Buder (Institut für Optische Sensorsysteme, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)), A. Burdanov (Liège, Department of Earth, Atmospheric and Planetary Science, Massachusetts Institute of Technology, USA), M. R. Burleigh (Leicester), T. Bárczy (Admatis, Miskok, Hungary), A. C. Cameron (St Andrews), S. Chamberlain (Leicester), S. Charnoz (Université de Paris, Institut de physique du globe de Paris, CNRS, Frankreich), B. F. Cooke (Warwick, CEH), C. Corral Van Damme (ESTEC), A. C. M. Correia (CFisUC, Department of Physics, University of Coimbra, Portugal, IMCCE, UMR8028 CNRS, Observatoire de Paris, Frankreich), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Italien [INAF Trieste]), M. Damasso (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Italien [INAF Torino]), M. B. Davies (Lund Observatory, Dept. of Astronomy and Theoretical Physics, Lund University, Schweden), M. Deluil (AMU), L. Delrez (AMU, Space sciences, Technologies and Astrophysics Research [STAR] Institute, Université de Liège, Belgien, UNIGE), O. D. S. Demangeon (IA), B.- O. Demory (CSH), P. Di Marcantonio (INAF Trieste), G. Di. Persio (INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Roma, Italy), X. Dumusque (UNIGE), D. Ehrenreich (UNIGE), A. Erikson (Institut für Planetenforschung, DLR), P. Figueira (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, ESO Vitacura), A. Fortier (Bern, CSH), L. Fossato (Institut für Weltraumforschung, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Graz, Österreich [IWF]), M. Fridlund (Leiden Observatory, University of Leiden, The Netherlands, Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Sweden [Chalmers]), D. Futyan (UNIGE), D. Gandolfi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Italy), A. García Muñoz (Zentrum für Astronomie und Astrophysik, Technische Universität Berlin, Deutschland), L. Garcia (Liège), S. Gill (Warwick, CEH), E. Gillen (Astronomy Unit, Queen Mary University of London, UK, Cavendish Laboratory, Cambridge, UK [Cavendish Laboratory]), M. Gillon (Lüttich), M. R. Goad (Leicester), J. I. González Hernández (IAC, ULL), M. Guedel (Universität Wien, Abteilung für Astrophysik, Österreich), M. N. Günther (Abteilung für Physik und Kavli Institut für Astrophysik und Weltraumforschung, Massachusetts Institute of Technology, USA), J. Haldemann (Bern), B. Henderson (Leicester), K. Heng (CSH), A. E. Hogan (Leicester), E. Jehin (STAR), J. S. Jenkins (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile, Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), Santiago, Chile), A. Jordán (Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Adolfo Ibáñez, Santiago, Chile, Millennium Institute for Astrophysics, Chile), L. Kiss (Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, Budapest, Ungarn), M. H. Kristiansen (Brorfelde Observatory, Observator Gyldenkernes, Dänemark, DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Dänemark), K. Lam (Institute of Planetary Research, DLR), B. Lavie (UNIGE), A. Lecavelier des Etangs (Institut d’astrophysique de Paris, UMR7095 CNRS, Université Pierre & Marie Curie, Paris, Frankreich), M. Lendil (UNIGE), J. Lillo-Box (Depto. de Astrofísica, Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA),ESAC campus, Madrid, Spanien), G. Lo Curto (ESO Vitacura), D. Magrin (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italien [INAF Padova]), C. J. A. P. Martins (IA, CAUP), P. F. L. Maxted (Astrophysics Group, Keele University, UK), J. McCormac (Warwick), A. Mehner (ESO Vitacura), G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Italien), P. Molaro (INAF Trieste, IFPU Trieste), M. Moyano (Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), C. A. Murray (Cavendish Laboratory), V. Nascimbeni (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italien), N. J. Nunes (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), G. Olofsson (Department of Astronomy, Stockholm University, Sweden), H. P. Osborn (CSH, Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, USA), M. Oshagh (IAC, ULL), R. Ottensamer (Institut für Astrophysik, Universität Wien, Österreich), I. Pagano (INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Italien), E. Pallé (IAC, ULL), P. P. Pedersen (Cavendish Laboratory), F. A. Pepe (UNIGE), C.M. Persson (Chalmers), G. Peter (Institut für Optische Sensorsysteme, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Berlin, Deutschland), G. Piotto (INAF Padova, Dipartimento di Fisica e Astronomia „Galileo Galilei“, Università degli Studi di Padova, Italien), G. Polenta (Space Science Data Center, Roma, Italien), D. Pollacco (Warwick), E. Poretti (Fundación G. Galilei – INAF (Telescopio Nazionale Galileo), La Palma, Spanien, INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italien), F. J. Pozuelos (Lüttich, STAR), F. Pozuelos (Lüttich, STAR), D. Queloz (UNIGE, Cavendish Laboratory), R. Ragazzoni (INAF Padova), N. Rando (ESTEC), F. Ratti (ESTEC), H. Rauer (Institut für Planetenforschung, DLR), L. Raynard (Leicester), R. Rebolo (IAC, ULL), C. Reimers (Abteilung für Astrophysik, Universität Wien, Österreich), I. Ribas (Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC), Spanien, Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Spanien), N. C. Santos (IA, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto), G. Scandariato (INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Italien), J. Schneider (Observatorium Paris, Frankreich), D. Sebastian (School of Physics Astronomy, University of Birmingham, UK [Birmingham]), M. Sestovic (CSH), A. E. Simon (Bern), A. M. S. Smith (Institut für Planetenforschung, DLR), S. G. Sousa (IA), A. Sozzetti (INAF Torino), M. Steller (IWF), A. Suárez Mascareño (IAC, ULL), G. M. Szabó (ELTE Eötvös Loránd Universität, Gothard Astrophysical Observatory, Ungarn, MTA-ELTE Exoplanet Research Group, Ungarn), D Ségransan (UNIGE), N. Thomas (Bern), S. Thompson (Cavendish Laboratory), R. H. Tilbrook (Leicester), A. Triaud (Birmingham), S. Udry (UNIGE), V. Van Grootel (STAR), H. Venus (Institut für optische Sensorsysteme, DLR), F. Verrecchia (Space Science Data Center, ASI, Roma, Italien, INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italien), J. I. Vines (Camino El Observatorio 1515, Santiago, Chile), N. A. Walton (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), R. G. West (Warwick, CEH), P. K. Wheatley (Warwick, CEH), D. Wolter (Institut für Planetenforschung, DLR), M. R. Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Madrid, Spanien).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Quelle: ESO, ESON.

Galaxien vergehen, wenn sie aufhören, Sterne zu bilden. Bisher hatten Astronomen jedoch noch nie einen klaren Blick auf den Beginn dieses Prozesses in einer weit entfernten Galaxie erhascht. Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an dem die Europäische Südsternwarte (ESO) beteiligt ist, haben Astronomen eine Galaxie beobachtet, die fast die Hälfte ihres sternbildenden Gases ausstößt. Dieser Auswurf geschieht mit einer verblüffenden Rate, die dem Wert von 10.000 Sonnen pro Jahr entspricht. Die Galaxie verliert schnell ihren Treibstoff zur Bildung neuer Sterne. Das Team glaubt, dass dieses spektakuläre Ereignis durch eine Kollision mit einer anderen Galaxie ausgelöst wurde, was die Astronomen dazu veranlassen könnte, erneut zu hinterfragen, wie Galaxien aufhören, neue Sterne hervorzubringen.

„Das ist das erste Mal, dass wir eine typische massereiche sternbildende Galaxie im fernen Universum beobachtet haben, die im Begriff ist, aufgrund eines gewaltigen kalten Gasauswurfs zu erlöschen“, sagt Annagrazia Puglisi von der Durham University, Großbritannien, und dem Kernforschungszentrum Saclay (CEA-Saclay), Frankreich, die die neue Studie leitete. Die Galaxie, ID2299, ist so weit entfernt, dass ihr Licht etwa 9 Milliarden Jahre braucht, um uns zu erreichen. Wir sehen sie, als das Universum gerade 4,5 Milliarden Jahre alt war.

Der Gasauswurf geschieht mit einer Rate, die 10.000 Sonnen pro Jahr entspricht, und schleudert erstaunliche 46 % des gesamten kalten Gases aus ID2299. Da die Galaxie auch sehr schnell Sterne bildet, hunderte Male schneller als unsere Milchstraße, wird das verbleibende Gas rasch verbraucht sein und ID2299 in nur einigen zehn Millionen Jahren zum Stillstand bringen.

Das Ereignis, das für den spektakulären Gasverlust verantwortlich ist, so glaubt das Team, ist eine Kollision zwischen zwei Galaxien, die schließlich zu ID2299 verschmolzen. Der entscheidende Hinweis, der die Wissenschaftler auf dieses Szenario führte, war die Verbindung des ausgestoßenen Gases mit einem „Gezeitenschweif“. Gezeitenschweife sind langgestreckte Ströme von Sternen und Gas, die sich in den interstellaren Raum erstrecken. Sie entstehen, wenn zwei Galaxien miteinander verschmelzen, und sind normalerweise zu schwach, um in weit entfernten Galaxien wahrgenommen zu werden. Dem Team gelang es jedoch, das relativ helle Phänomen zu beobachten, als es gerade in den Weltraum vorstieß, und sie konnten es als Gezeitenschweif identifizieren.

Die meisten Astronomen glauben, dass Winde, die durch die Sternentstehung und die Aktivität von Schwarzen Löchern in den Zentren massereicher Galaxien verursacht werden, dafür verantwortlich sind, dass sternbildendes Material in den Weltraum geschleudert wird und so die Fähigkeit der Galaxien, neue Sterne zu bilden, beendet. Die neue Studie, die heute in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, legt jedoch nahe, dass galaktische Verschmelzungen ebenfalls dafür verantwortlich sein können, dass sternbildender Brennstoff ins All katapultiert wird.

„Unsere Studie legt nahe, dass Gasauswürfe durch Verschmelzungen erzeugt werden können und dass Winde und Gezeitenschweife sehr ähnlich aussehen können“, sagt Studien-Koautor Emanuele Daddi vom CEA-Saclay. Aus diesem Grund könnten einige der Teams, die zuvor Winde von fernen Galaxien identifiziert haben, in Wirklichkeit Gezeitenschweife beobachtet haben, die Gas herausschleudern. „Das könnte dazu führen, dass wir unser Verständnis davon, wie Galaxien sterben, revidieren müssen“, fügt Daddi hinzu.

Puglisi stimmt über die Bedeutung des Fundes des Teams zu und sagt: „Ich war begeistert, eine so außergewöhnliche Galaxie zu entdecken! Ich war begierig darauf, mehr über dieses sonderbare Objekt zu erfahren, weil ich überzeugt war, dass daraus eine wichtige Erkenntnis darüber zu ziehen ist, wie sich ferne Galaxien entwickeln.“

Diese überraschende Entdeckung wurde zufällig gemacht, während die Forscher eine mit ALMA durchgeführte Durchmusterung von Galaxien untersuchten, mit der die Eigenschaften von kaltem Gas in mehr als 100 weit entfernten Galaxien untersucht werden sollten. ID2299 wurde von ALMA nur wenige Minuten lang beobachtet, aber das leistungsstarke Observatorium, das sich im Norden Chiles befindet, ermöglichte es dem Team, genügend Daten zu sammeln, um die Galaxie und ihren Auswurfschweif zu entdecken.

„ALMA hat ein neues Licht auf die Mechanismen geworfen, die die Sternentstehung in fernen Galaxien zum Stillstand bringen können. Die Beobachtung eines solch gravierenden Störvorgangs fügt dem komplexen Puzzle der Galaxienentwicklung ein wichtiges Stück hinzu“, sagt Chiara Circosta, Forscherin am University College London, UK, die ebenfalls an der Untersuchung beteiligt war.

In Zukunft könnte das Team ALMA nutzen, um höher aufgelöste und tiefere Beobachtungen dieser Galaxie zu machen, um so die Dynamik des ausgestoßenen Gases besser zu verstehen. Beobachtungen mit dem zukünftigen Extremely Large Telescope der ESO könnten es der Gruppe erlauben, die Verbindungen zwischen den Sternen und dem Gas in ID2299 zu erforschen und so mehr darüber zu erfahren, wie sich Galaxien entwickeln.

Weitere Informationen
Diese Studie wurde in dem Artikel „A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4“ vorgestellt, der in Nature Astronomy erscheint (doi: 10.1038/s41550-020-01268-x).

Das Team besteht aus A. Puglisi (Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University, UK und CEA, IRFU, DAp, AIM, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Frankreich [CEA]), E. Daddi (CEA), M. Brusa (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Italien und INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Italien), F. Bournaud (CEA), J. Fensch (Univ. Lyon, ENS de Lyon, Univ. Lyon 1, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Frankreich), D. Liu (Max-Planck-Institut für Astronomie, Deutschland), I. Delvecchio (CEA), A. Calabrò (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Italien), C. Circosta (Department of Physics & Astronomy, University College London, UK), F. Valentino (Cosmic Dawn Center at the Niels Bohr Institute, University of Copenhagen and DTU-Space, Technical University of Denmark, Denmark), M. Perna (Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), Departamento de Astrofísica, Spanien und INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), S. Jin (Instituto de Astrofísica de Canarias und Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, Spanien), A. Enia (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Padova, Italien [Padova]), C. Mancini (Padova) und G. Rodighiero (Padova und INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Italien).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), eine internationale astronomische Einrichtung, ist eine Partnerschaft der ESO, der U.S. National Science Foundation (NSF) und der National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in Zusammenarbeit mit der Republik Chile. ALMA wird von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsstaaten, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem National Research Council of Canada (NRC) und dem Ministry of Science and Technology (MOST) und vom NINS in Zusammenarbeit mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan und dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) finanziert. Bau und Betrieb von ALMA werden von der ESO im Auftrag ihrer Mitgliedsstaaten geleitet; vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das von Associated Universities, Inc. (AUI) für Nordamerika und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für Ostasien. Das Joint ALMA Observatory (JAO) übernimmt die einheitliche Leitung und das Management von Bau, Inbetriebnahme und Betrieb von ALMA.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Wissenschaftlicher Artikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2101/eso2101a.pdf

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• Galaxien – Entstehung und Entwicklung

Der Beitrag ESO: Weit entfernte kollidierende Galaxie erlischt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESO, ESON.

Astronomen haben den ersten direkten Beweis dafür gefunden, dass Gruppen von Sternen ihre planetenbildende Scheibe zerreißen können, sodass sie sich verformt und geneigte Ringe ausbildet. Diese neue Studie deutet auf die Möglichkeit hin, dass exotische Planeten, nicht unähnlich wie Tatooine in Star Wars, in verkippten Ringen innerhalb von verzerrten Scheiben um mehrere Sterne herum entstehen können. Die Ergebnisse beruhen auf Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (VLT der ESO) und dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA).

Unser Sonnensystem ist bemerkenswert flach, da alle Planeten in der gleichen Ebene kreisen. Aber das ist nicht immer der Fall, vor allem nicht bei planetenbildenden Scheiben um mehrere Sterne, wie das Objekt der neuen Studie: GW Orionis. Dieses System, das etwas mehr als 1300 Lichtjahre entfernt im Sternbild Orion liegt, hat drei Sterne und eine deformierte, auseinander gebrochene Scheibe, die diese Sterne umgibt.

„Unsere Bilder zeigen einen Extremfall, in dem die Scheibe überhaupt nicht flach ist, sondern sie sich verformt und einen schiefen Ring aufweist, der sich von der Scheibe gelöst hat“, sagt Stefan Kraus, Professor für Astrophysik an der Universität Exeter im Vereinigten Königreich, der die heute in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie leitete. Der schräge Ring befindet sich im inneren Teil der Scheibe in der Nähe der drei Sterne.

Die neue Untersuchung zeigt auch, dass dieser innere Ring 30 Erdmassen Staub enthält, die ausreichen könnten, um Planeten zu bilden. „Alle Planeten, die sich innerhalb des verkippten Rings bilden, werden den Stern auf stark schrägen Bahnen umkreisen. Wir prognostizieren, dass viele Planeten auf schrägen, weit auseinander liegenden Bahnen in zukünftigen Beobachtungskampagnen, zum Beispiel mit dem ELT, entdeckt werden“, sagt Teammitglied Alexander Kreplin von der Universität Exeter und bezieht sich dabei auf das Extremely Large Telescope der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb genommen werden soll. Da mehr als die Hälfte der Sterne am Himmel mit einem oder mehreren Begleitern geboren werden, ergibt sich daraus eine aufregende Perspektive: Es könnte eine unbekannte Population von Exoplaneten geben, die ihre Sterne auf sehr geneigten und weit entfernten Bahnen umkreisen.

Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, hat das Team GW Orionis über 11 Jahre lang beobachtet. Um den Gravitationstanz der drei Sterne im System zu untersuchen und ihre Bahnen zu kartografieren, setzten sie ab 2008 die Instrumente AMBER und später GRAVITY am VLT-Interferometer der ESO in Chile ein, das das Licht von verschiedenen VLT-Teleskopen kombiniert. „Wir stellten fest, dass die drei Sterne nicht in der gleichen Ebene kreisen, sondern ihre Bahnen zueinander und zur Scheibe versetzt sind“, sagt Alison Young von den Universitäten Exeter und Leicester und Mitglied des Teams.

Sie beobachteten das System auch mit dem Instrument SPHERE am VLT der ESO und mit ALMA, bei dem die ESO Partner ist, und konnten den Innenring abbilden und seine Fehlausrichtung bestätigen. Mit dem SPHERE-Instrument der ESO konnten sie auch zum ersten Mal den Schatten sehen, den dieser Ring auf den Rest der Scheibe wirft. Dies half ihnen, die 3D-Form des Rings und der gesamten Scheibe zu ermitteln.

Das internationale Team, dem Forscher aus dem Vereinigten Königreich, Belgien, Chile, Frankreich und den USA angehören, kombinierte dann ihre ausführlichen Beobachtungen mit Computersimulationen, um zu verstehen, was mit dem System geschehen war. Zum ersten Mal konnten sie die beobachteten Verschiebungen eindeutig mit dem theoretischen „Scheibenzerreiß-Effekt“ in Verbindung bringen, der vermuten lässt, dass die gegenläufige Anziehungskraft von Sternen in verschiedenen Ebenen ihre Scheiben verformen und aufbrechen kann.

Ihre Simulationen zeigten, dass die Verlagerung in den Bahnen der drei Sterne dazu führen könnte, dass die Scheibe um die drei Sterne in verschiedene Ringe zerbricht, was genau das ist, was sie in ihren Beobachtungen sehen. Die beobachtete Form des inneren Rings stimmt auch mit Vorhersagen aus numerischen Simulationen darüber überein, wie die Scheibe zerfallen würde.

Interessanterweise ist ein anderes Team, das dasselbe System mit ALMA untersucht hat, der Meinung, dass ein weiterer Faktor erforderlich ist, um das System zu verstehen. „Wir denken, dass das Vorhandensein eines Planeten zwischen diesen Ringen notwendig ist, um zu erklären, warum die Scheibe auseinander gerissen ist“, sagt Jiaqing Bi von der Universität von Victoria in Kanada, der eine Studie über GW Orionis leitete, die im Mai dieses Jahres in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde. Sein Team identifizierte drei Staubringe in den ALMA-Beobachtungen, wobei der äußerste Ring der größte ist, der jemals bei planetenbildenden Scheiben beobachtet wurde.

Zukünftige Beobachtungen mit dem ELT der ESO und anderen Teleskopen könnten den Astronomen helfen, die Natur von GW Orionis vollständig zu enträtseln und junge Planeten zu entdecken, die sich um seine drei Sterne bilden.

Weitere Informationen
Diese Forschung erschien im Artikel „A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing“ in Science (doi: 10.1126/science.aba4633).

Das Team besteht aus Stefan Kraus (University of Exeter, School of Physics & Astronomy, UK [Exeter]), Alexander Kreplin (Exeter), Alison K. Young (Exeter und School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK), Matthew R. Bate (Exeter), John D. Monnier (University of Michigan, USA [Michigan]), Tim J. Harries (Exeter), Henning Avenhaus (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Deutschland), Jacques Kluska (Exeter und Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]), Anna S. E. Laws (Exeter), Evan A. Rich (Michigan), Matthew Willson (Exeter und Georgia State University, USA), Alicia N. Aarnio (University of North Carolina Greensboro, USA), Fred C. Adams (Michigan), Sean M. Andrews (Zentrum für Astrophysik | Harvard & Smithsonian, USA [CfA]), Narsireddy Anugu (Exeter, Michigan und Steward Observatory, University of Arizona, USA), Jaehan Bae (Michigan und Carnegie Institution for Science, Washington, USA), Theo ten Brummelaar (The CHARA Array of Georgia State University, Kalifornien, USA), Nuria Calvet (Michigan), Michel Cure (Instituto de Fisica y Astronomia, Universidad de Valparaiso, Chile), Claire L. Davies (Exeter), Jacob Ennis (Michigan), Catherine Espaillat (Michigan und Boston University, USA), Tyler Gardner (Michigan), Lee Hartmann (Michigan), Sasha Hinkley (Exeter), Aaron Labdon (Exeter), Cyprien Lanthermann (KU Leuven), Jean-Baptiste LeBouquin (Michigan und Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Frankreich), Gail H. Schaefer (CHARA), Benjamin R. Setterholm (Michigan), David Wilner (CfA) und Zhaohuan Zhu (Universität von Nevada, USA).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner.

Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Sternentwicklung

Der Beitrag ESO: Zentralsterne zerreißen planetenbildende Scheibe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

Das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) hat das allererste Bild eines jungen, sonnenähnlichen Sterns aufgenommen, der von zwei riesigen Exoplaneten begleitet wird. Bilder von Systemen mit mehreren Exoplaneten sind äußerst selten. Bisher hatten Astronomen noch nie mehr als einen Planeten direkt beobachtet, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Die Beobachtungen können den Astronomen helfen zu verstehen, wie Planeten um unsere eigene Sonne entstanden und sich entwickelt haben.

Erst vor wenigen Wochen präsentierte die ESO die Geburt eines Planetensystems in einem neuen, beeindruckenden VLT-Bild. Nun hat dasselbe Teleskop mit demselben Instrument das erste direkte Bild eines Planetensystems um einen etwa 300 Lichtjahre entfernten Stern mit der Bezeichnung TYC 8998-760-1 aufgenommen, der sich zu einem Stern ähnlich unserer Sonne entwickelt.

„Diese Entdeckung ist eine Momentaufnahme einer Umgebung, die unserem Sonnensystem sehr ähnlich ist, sich aber in einem viel früheren Stadium seiner Entwicklung befindet“, sagt Alexander Bohn, Doktorand an der Universität Leiden in den Niederlanden, der die neue Forschung leitete, die heute in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde.

„Obwohl Astronomen indirekt Tausende von Planeten in unserer Galaxie entdeckt haben, wurde nur ein winziger Bruchteil dieser Exoplaneten direkt abgebildet“, sagt Co-Autor Matthew Kenworthy, außerordentlicher Professor an der Universität Leiden, und fügt hinzu, dass „direkte Beobachtungen wichtig sind bei der Suche nach Umgebungen, die Leben begünstigen können“. Die direkte Abbildung von zwei oder mehr Exoplaneten um denselben Stern ist noch seltener; nur zwei solcher Systeme wurden bisher direkt beobachtet, beide um Sterne, die sich deutlich von unserer Sonne unterscheiden. Das neue VLT-Bild der ESO ist die erste direkte Aufnahme von mehr als einem Exoplaneten um einen sonnenähnlichen Stern in einem frühen Stadium. Das VLT der ESO war auch das erste Teleskop, das einen Exoplaneten direkt abbildete, und zwar im Jahr 2004, als es einen Lichtfleck um einen Braunen Zwerg, eine Art „gescheiterten“ Stern, einfing.

„Unserem Team ist es nun gelungen, das erste Bild von zwei Gasriesen zu machen, die einen jungen, sonnenähnlichen Stern umkreisen“, sagt Maddalena Reggiani, eine Postdoc-Forscherin der KU Leuven, Belgien, die ebenfalls an der Studie teilnahm. Die beiden Planeten sind auf dem neuen Bild als zwei helle Lichtpunkte zu sehen, die von ihrem Mutterstern, der sich oben links im Bild befindet, deutlich getrennt sind (klicken Sie auf das Bild, um die gesamte Abbildung zu sehen). Durch die Aufnahme verschiedener Bilder zu unterschiedlichen Zeiten war das Team in der Lage, diese Planeten von den Hintergrundsternen zu unterscheiden.

Die beiden Gasriesen umkreisen ihren Wirtsstern in Entfernungen von 160 und etwa 320 mal der Entfernung Erde-Sonne. Damit sind diese Planeten viel weiter von ihrem Stern entfernt als Jupiter oder Saturn, ebenfalls zwei Gasriesen, von der Sonne; sie liegen nur in der 5- bzw. 10-fachen Erde-Sonne-Entfernung. Das Team fand auch heraus, dass die beiden Exoplaneten viel schwerer sind als die in unserem Sonnensystem, wobei der innere Planet das 14-fache der Jupitermasse und der äußere das Sechsfache der Jupitermasse aufweist.

Bohns Team hat dieses System bei seiner Suche nach jungen Riesenplaneten um Sterne wie unsere Sonne, allerdings in einem weitaus jüngeren Alter, abgebildet. Der Stern TYC 8998-760-1 ist nur 17 Millionen Jahre alt und befindet sich im südlichen Sternbild Musca (Fliege). Bohn beschreibt ihn als eine „sehr junge Version unserer eigenen Sonne“.

Diese Bilder waren dank der hohen Leistungsfähigkeit des Instruments SPHERE am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste möglich. SPHERE blockiert das helle Licht des Sterns mit einem so genannten Koronografen, so dass die viel schwächeren Planeten sichtbar werden. Während ältere Planeten, wie die in unserem Sonnensystem, zu kühl sind, um mit dieser Technik gefunden zu werden, sind junge Planeten heißer und leuchten daher im Infrarotlicht heller. Durch mehrere Aufnahmen im vergangenen Jahr sowie anhand älterer Daten aus dem Jahr 2017 hat das Forschungsteam bestätigt, dass die beiden Planeten Teil des Planetensystems des Sterns sind.

Weitere Beobachtungen dieses Systems, unter anderem mit dem zukünftigen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, werden es den Astronomen ermöglichen zu untersuchen, ob diese Planeten an ihrem gegenwärtigen, vom Stern entfernten Standort entstanden oder von einem anderen Ort dorthin gewandert sind. Das ELT der ESO wird auch dazu beitragen, die Wechselwirkung zwischen zwei jungen Planeten desselben Systems zu untersuchen. Bohn resümiert: „Die Möglichkeit, dass künftige Instrumente, wie die des ELT, in der Lage sein werden, noch masseärmere Planeten um diesen Stern zu entdecken, ist ein wichtiger Meilenstein für das Verständnis von Mehrplanetensystemen, mit möglichen Auswirkungen auf die Geschichte unseres eigenen Sonnensystems.“

Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeit wurde in dem Artikel „Two Directly Imaged, Wide-orbit Giant Planets around the Young, Solar Analog TYC 8998-760-1“ vorgestellt, der in The Astrophysical Journal Letters erscheint.

Das Team besteht aus Alexander J. Bohn (Sternwarte Leiden, Universität Leiden, Niederlande), Matthew A. Kenworthy (Sternwarte Leiden), Christian Ginski (Anton-Pannekoek-Institut für Astronomie, Universität Amsterdam, Niederlande und Sternwarte Leiden), Steven Rieder (Universität Exeter, Abteilung Physik, Großbritannien), Eric E. Mamajek (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA und Abteilung für Physik & Astronomie, Universität Rochester, USA), Tiffany Meshkat (IPAC, California Institute of Technology, USA), Mark J. Pecaut ( Universität Rockhurst, Fakultät für Physik, USA), Maddalena Reggiani (Institut für Astronomie, KU Leuven, Belgien), Jozua de Boer (Sternwarte Leiden), Christoph U. Keller (Sternwarte Leiden), Frans Snik (Sternwarte Leiden) und John Southworth (Universität Keele, UK).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Forschungsarbeit
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2011/eso2011a.pdf

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• Direkt beobachtete Exoplaneten

Der Beitrag Bild von Mehrplanetensystem um sonnenähnlichen Stern erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

„Man könnte sagen, dass es auf diesem Planeten abends regnerisch wird, nur dass es Eisen regnet“, sagt David Ehrenreich, Professor an der Universität Genf in der Schweiz. Er leitete eine Studie über diesen ungewöhnlichen Exoplaneten, die heute in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Er ist als WASP-76b bekannt und befindet sich etwa 640 Lichtjahre entfernt im Sternbild Fische.

Dieses seltsame Phänomen geschieht, weil der Planet mit dem „Eisenregen“ seinem Mutterstern immer nur eine Seite zuwendet, nämlich seine Tagseite, während seine kühlere Nachtseite in ewiger Dunkelheit bleibt. Wie der Mond auf seiner Umlaufbahn um die Erde besitzt auch WASP-76b eine durch Gezeitenkräfte verursachte „gebundene Rotation“: Die Rotation um seine Achse dauert genauso lange wie die Umrundung des Sterns.

Auf seiner Tagseite erhält er von seinem Mutterstern tausendmal mehr Strahlung als die Erde von der Sonne. Es ist so heiß, dass sich die Moleküle in Atome aufspalten und Metalle wie Eisen in die Atmosphäre verdampfen. Der extreme Temperaturunterschied zwischen der Tag- und der Nachtseite führt zu starken Winden, die den Eisendampf von der extrem heißen Tagseite auf die kühlere Nachtseite transportieren, wo die Temperaturen auf etwa 1.500 Grad Celsius sinken.

WASP-76b hat nicht nur unterschiedliche Tag-Nacht-Temperaturen, sondern auch eine ausgeprägte Tag-Nacht-Chemie, so die neue Studie. Mit dem neuen Instrument ESPRESSO am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste identifizierten die Astronomen erstmals chemische Veränderungen auf einem extrem heißen Gasriesen-Planeten. Sie entdeckten eine starke Signatur von Eisendampf in der Abendzone, die die Tag- von der Nachtseite des Planeten trennt. „Überraschenderweise sehen wir den Eisendampf jedoch nicht am Morgen“, sagt Ehrenreich. Der Grund dafür sei, so Ehrenreich, dass „es auf der Nachtseite dieses extremen Exoplaneten Eisen regnet“.

„Die Beobachtungen zeigen, dass in der Atmosphäre der heißen Tagseite von WASP-76b Eisendampf im Überfluss vorhanden ist“, fügt María Rosa Zapatero Osorio, Astrophysikerin am Zentrum für Astrobiologie in Madrid, Spanien, und Vorsitzende des ESPRESSO-Wissenschaftsteams, hinzu. „Ein Bruchteil dieses Eisens wird aufgrund der Rotation des Planeten und der atmosphärischen Winde in die Nachtseite eingetragen. Dort trifft das Eisen auf viel kühlere Umgebungen, kondensiert und regnet herunter.“

Dieses Ergebnis wurde aus den allerersten wissenschaftlichen Beobachtungen gewonnen, die das wissenschaftliche Konsortium, das das Instrument gebaut hat, im September 2018 mit ESPRESSO durchgeführt hat: ein Team aus Portugal, Italien, der Schweiz, Spanien und der ESO.

ESPRESSO – der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (Echelle-Spektrograf für felsige Exoplaneten und stabile spektroskopische Beobachtungen) – wurde ursprünglich entwickelt, um erdähnliche Planeten um sonnenähnliche Sterne zu suchen. Er hat sich jedoch als wesentlich vielseitiger erwiesen. „Wir erkannten bald, dass die bemerkenswerte Sammelleistung des VLT und die extreme Stabilität von ESPRESSO ihn zu einem erstklassigen Gerät zur Untersuchung von Exoplanetenatmosphären machten“, sagt Pedro Figueira, ESPRESSO-Instrumentenwissenschaftler an der ESO in Chile.

„Was wir jetzt erhalten haben, ist eine ganz neue Art, das Klima der extremsten Exoplaneten zu erforschen“, schließt Ehrenreich.

Endnoten

In einer früheren Version dieser Pressemitteilung wurde die Entfernung zu WASP-76b fälschlicherweise mit 390 Lichtjahren beziffert. Aktuellere Daten deuten jedoch darauf hin, dass die Distanz zum Exoplaneten dagegen 640 Lichtjahre beträgt.

Weitere Informationen

Diese Forschung wurde in einem Artikel vorgestellt, der in Nature erscheinen wird.

Das Team besteht aus David Ehrenreich (Observatoire astronomique de l’Université de Genève, Genf, Schweiz [UNIGE]), Christophe Lovis (UNIGE), Romain Allart (UNIGE), María Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien [CSIC-INTA]), Francesco Pepe (UNIGE), Stefano Cristiani (INAF Osservatorio Astronomico di Trieste, Italien [INAF Trieste]), Rafael Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneriffa, Spanien [IAC]), Nuno C. Santos (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA/UPorto] & Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal [FCUP]), Francesco Borsa (INAF Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italien [INAF Brera]), Olivier Demangeon (IA/UPorto), Xavier Dumusque (UNIGE), Jonay I. González Hernández (IAC), Núria Casasayas-Barris (IAC), Damien Ségransan (UNIGE), Sérgio Sousa (IA/UPorto), Manuel Abreu (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade de Lisboa, Portugal [IA/FCUL] & Departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal [FCUL], Vardan Adibekyan [IA/UPorto], Michael Affolter (Physikalisches Institut & Center for Space and Habitability, Universität Bern, Schweiz [Bern]), Carlos Allende Prieto (IAC), Yann Alibert (Bern), Matteo Aliverti (INAF Brera), David Alves (IA/FCUL & FCUL), Manuel Amate (IA/UPorto), Gerardo Avila (Europäische Südsternwarte, Garching bei München, Deutschland [ESO]), Veronica Baldini (INAF Triest), Timothy Bandy (Bern), Willy Benz (Bern), Andrea Bianco (INAF Brera), Émeline Bolmont (UNIGE), François Bouchy (UNIGE), Vincent Bourrier (UNIGE), Christopher Broeg (Bern), Alexandre Cabral (IA/FCUL & FCUL), Giorgio Calderone (INAF Triest), Enric Pallé (IAC), H. M. Cegla (UNIGE), Roberto Cirami (INAF Triest), João M. P., Enric Pallé (IAC), H. Cegla (UNIGE), Roberto Cirami (INAF Triest), João M. P. Coelho (IA/FCUL & FCUL), Paolo Conconi (INAF Brera), Igor Coretti (INAF Triest), Claudio Cumani (ESO), Guido Cupani (INAF Triest), Hans Dekker (ESO), Bernard Delabre (ESO), Sebastian Deiries (ESO), Valentina D’Odorico (INAF Triest & Scuola Normale Superiore, Pisa, Italien), Paolo Di Marcantonio (INAF Triest), Pedro Figueira (Europäische Südsternwarte, Santiago de Chile, Chile [ESO Chile] & IA/UPorto), Ana Fragoso (IAC), Ludovic Genolet (UNIGE), Matteo Genoni (INAF Brera), Ricardo Génova Santos (IAC), Nathan Hara (UNIGE), Ian Hughes (UNIGE), Olaf Iwert (ESO), Florian Kerber (ESO), Jens Knudstrup (ESO), Marco Landoni (INAF Brera), Baptiste Lavie (UNIGE), Jean-Louis Lizon (ESO), Monika Lendl (UNIGE & Space Research Institute, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Graz, Österreich), Gaspare Lo Curto (ESO Chile), Charle Maire (UNIGE), Antonio Manescau (ESO), C. J. A. P. Martins (IA/UPorto & Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal), Denis Mégevand (UNIGE), Andrea Mehner (ESO Chile), Giusi Micela (INAF Osservatorio Astronomico di Palermo, Italien), Andrea Modigliani (ESO), Paolo Molaro (INAF Triest & Institute for Fundamental Physics of the Universe, Triest, Italien), Manuel Monteiro (IA/UPorto), Mario Monteiro (IA/UPorto & FCUP), Manuele Moschetti (INAF Brera), Eric Müller (ESO), Nelson Nunes (IA), Luca Oggioni (INAF Brera), António Oliveira (IA/FCUL & FCUL), Giorgio Pariani (INAF Brera), Luca Pasquini (ESO), Ennio Poretti (INAF Brera & Fundación Galileo Galilei, INAF, Breña Baja, Spanien), José Luis Rasilla (IAC), Edoardo Redaelli (INAF Brera), Marco Riva (INAF Brera), Samuel Santana Tschudi (ESO Chile), Paolo Santin (INAF Triest), Pedro Santos (IA/FCUL & FCUL), Alex Segovia Milla (UNIGE), Julia V. Seidel (UNIGE), Danuta Sosnowska (UNIGE), Alessandro Sozzetti (INAF Osservatorio Astrofisico di Torino, Pino Torinese, Italien), Paolo Spanò (INAF Brera), Alejandro Suárez Mascareño (IAC), Hugo Tabernero (CSIC-INTA & IA/UPorto), Fabio Tenegi (IAC), Stéphane Udry (UNIGE), Alessio Zanutta (INAF Brera), Filippo Zerbi (INAF Brera).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Forschungsarbeit
• Fotos von ESPRESSO
• Fotos vom VLT
• Mehr zu ESPRESSO und wie es Exoplaneten findet

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• Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile

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Quelle: ESON.

Astronomen haben mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), an dem die ESO beteiligt ist, eine eigentümliche Gaswolke entdeckt, die aus einer Konfrontation zweier Sterne resultiert. Ein Stern wurde so groß, dass er den anderen verschluckte, der sich wiederum spiralförmig auf seinen Partner zubewegte. Dies hatte zur Folge, dass der Stern seine äußeren Schichten abstieß.

Ähnlich wie die Menschen verändern sich die Sterne mit zunehmendem Alter und sterben schließlich. Für sonnenähnliche Sterne und die Sonne selbst wird diese Veränderung eine Phase durchlaufen, in der sie, nachdem sie den gesamten Wasserstoff in ihrem Kern verbrannt haben, zu einem großen und hellen roten Riesenstern anschwellen. Schließlich wird die sterbende Sonne ihre äußeren Schichten verlieren und ihren Kern zurücklassen: ein heißer und dichter Stern, der als Weißer Zwerg bezeichnet wird.

„Das Sternsystem HD101584 ist insofern etwas Besonderes, als dieser »Sterbeprozess« vorzeitig und dramatisch beendet wurde. Ein nahegelegener massearmer Begleitstern wurde von dem Riesen verschluckt“, erläutert Hans Olofsson von der Chalmers University of Technology, Schweden, der eine kürzlich in Astronomy & Astrophysics veröffentlichte Studie über dieses faszinierende Objekt leitete.

Dank neuer Beobachtungen mit ALMA, ergänzt durch Daten des von der ESO betriebenen Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), wissen Olofsson und sein Team nun, dass das, was im Doppelsternsystem HD101584 geschah, einem Sternenkampf glich. Als sich der Hauptstern zu einem Roten Riesen aufblähte, wurde er groß genug, um seinen masseärmeren Partner zu verschlucken. Als Reaktion darauf schraubte sich der kleinere Stern in Richtung des Kernes des Riesen, kollidierte aber nicht mit ihm. Vielmehr verursachte dieses Manöver einen Ausbruch des größeren Sterns, bei dem seine Gasschichten dramatisch zerstreut und sein Kern freigelegt wurden.

Das Team sagt, dass die komplexe Struktur des Gases im Nebel HD101584 auf die Spiralbewegung des kleineren Sterns in Richtung des Roten Riesen zurückzuführen ist, sowie auf die Gasjets, die sich bei diesem Vorgang gebildet haben. Wie ein tödlicher Schlag gegen die bereits besiegten Gasschichten schossen diese Jets durch das zuvor ausgestoßene Material und bildeten die Gasringe und die hellen bläulichen und rötlichen Flecken, die man im Nebel sieht.

Ein positiver Aspekt des Sternenkampfes besteht darin, dass er den Astronomen hilft, die endgültige Entwicklung von Sternen wie der Sonne besser zu verstehen. „Gegenwärtig können wir die Sterbeprozesse beschreiben, die vielen sonnenähnlichen Sternen gemeinsam sind, aber wir können nicht erklären, warum oder wie sie genau ablaufen. HD101584 gibt uns wichtige Hinweise zur Lösung dieses Rätsels, da es sich derzeit in einer kurzen Übergangsphase zwischen besser untersuchten Evolutionsstufen befindet. Mit detaillierten Bildern der Umgebung von HD101584 können wir die Verbindung zwischen dem Riesenstern, der er vorher war, und dem stellaren Überrest, zu dem er bald werden wird, herstellen“, informiert Mitautorin Sofia Ramstedt von der Universität Uppsala, Schweden.

Co-Autorin Elizabeth Humphreys von der ESO in Chile hob hervor, dass ALMA und APEX, die in der Atacama-Region des Landes liegen, entscheidend dazu beigetragen haben, dass das Team „sowohl die Physik als auch die Chemie in der Gaswolke in Aktion“ untersuchen konnte. Sie fügt hinzu: „Dieses beeindruckende Bild der zirkumstellaren Umgebung von HD101584 wäre ohne die außerordentliche Empfindlichkeit und Winkelauflösung von ALMA nicht möglich gewesen“.

Während die derzeitigen Teleskope es den Astronomen ermöglichen, das Gas um den Doppelstern zu untersuchen, sind die beiden Sterne im Zentrum des komplexen Nebels zu nahe beieinander und zu weit von uns entfernt, um aufgelöst werden zu können. Das Extremely Large Telescope der ESO, das in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird, „wird Informationen über das »Herz« des Objekts liefern“, sagt Olofsson und ermöglicht den Astronomen einen genaueren Blick auf das kämpfende Paar.

Weitere Informationen

Diese Forschungsarbeit wurde in einer in Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Arbeit vorgestellt.

Das Team besteht aus H. Olofsson (Abteilung für Weltraum, Erde und Umwelt, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Schweden [Chalmers]), T. Khouri (Chalmers), M. Maercker (Chalmers), P. Bergman (Chalmers), L. Doan (Abteilung für Physik und Astronomie, Universität Uppsala, Schweden [Uppsala]), D. Tafoya (Nationales Astronomisches Observatorium von Japan), W. H. T. Vlemmings (Chalmers), E. M. L. Humphreys (Europäische Südsternwarte [ESO], Garching, Deutschland), M. Lindqvist (Chalmers), L. Nyman (ESO, Santiago, Chile) und S. Ramstedt (Uppsala).

Das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), eine internationale astronomische Einrichtung, ist eine Kooperation der ESO, der U.S. National Science Foundation (NSF) und der National Institutes of Natural Sciences (NINS) Japans in Zusammenarbeit mit der Republik Chile. ALMA wird von der ESO im Namen ihrer Mitgliedstaaten, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem National Research Council of Canada (NRC) und dem National Science Council of Taiwan (NSC) sowie von der NINS in Zusammenarbeit mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan und dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) finanziert. Bau und Betrieb von ALMA werden von der ESO im Namen ihrer Mitgliedstaaten geleitet; vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das von Associated Universities, Inc. verwaltet wird. (AUI), im Namen Nordamerikas und vom National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) im Namen Ostasiens verwaltet wird. Das Gemeinsame ALMA-Observatorium (JAO) stellt die einheitliche Führung und Verwaltung des Baus, der Inbetriebnahme und des Betriebs von ALMA sicher.

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Quelle: ESON

19. Dezember 2019 – Astronomen haben mit dem Very Large Telescope der ESO Vorräte an kaltem Gas um einige der frühesten Galaxien des Universums herum beobachtet. Diese Gashalos sind die perfekte Nahrung für supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum dieser Galaxien, die heute so aussehen, wie sie vor über 12,5 Milliarden Jahren waren. Diese Reservoirs könnten erklären, wie diese kosmischen Giganten in einer Epoche des Universums, die als kosmische Morgendämmerung bekannt ist, so schnell wachsen konnten.

„Wir können nun zum ersten Mal zeigen, dass primordiale Galaxien in ihrer Umgebung genügend Nahrung haben, um sowohl das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher als auch die erhöhte Sternentstehung zu füttern“, sagt Emanuele Paolo Farina vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, Deutschland, der die heute im The Astrophysical Journal veröffentlichte Forschung leitete. „Dies trägt fundamental zur Lösung des Rätsels bei, wie man sich vorzustellen hat, auf welche Weise sich kosmische Strukturen vor mehr als 12 Milliarden Jahren gebildet haben.“

Astronomen haben sich gefragt, wie supermassereiche Schwarze Löcher so früh in der Geschichte des Universums so groß werden konnten. „Die Anwesenheit dieser frühen Geschöpfe mit einer Masse, die mehrere Milliarden Mal so groß ist wie die unserer Sonne, ist ein großes Geheimnis“, sagt Farina, der auch am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching bei München forscht. Das bedeutet, dass die ersten Schwarzen Löcher, die sich aus dem Kollaps der ersten Sterne gebildet haben könnten, sehr schnell gewachsen sein müssen. Bislang hatten die Astronomen jedoch die „Nahrung der Schwarzen Löcher“ – Gas und Staub – nicht in ausreichender Menge entdeckt, um dieses schnelle Wachstum zu erklären.

Um die Sache noch komplizierter zu machen, zeigten frühere Beobachtungen mit ALMA, dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, viel Staub und Gas in diesen frühen Galaxien, die eine schnelle Sternentstehung förderten. Diese ALMA-Beobachtungen deuten darauf hin, dass für die Versorgung eines schwarzen Lochs wenig übrig bleiben könnte.

Um dieses Rätsel zu lösen, verwendeten Farina und seine Kollegen das MUSE-Instrument am Very Large Telescope (VLT) der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste, um Quasare zu untersuchen – extrem helle Objekte, die von supermassereichen Schwarzen Löchern angetrieben werden, die im Zentrum gewaltiger Galaxien liegen. Die Studie untersuchte 31 Quasare, die man so sieht, wie sie vor mehr als 12,5 Milliarden Jahren waren, zu einer Zeit, als das Universum noch ein Kleinkind war, nur etwa 870 Millionen Jahre alt. Dies ist eine der größten Stichproben von Quasaren aus dieser frühen Zeit in der Geschichte des Universums, die bislang untersucht wurden.

Die Astronomen fanden heraus, dass 12 Quasare von riesigen Gasspeichern umgeben waren: Halos aus kühlem, dichtem Wasserstoffgas, die sich über 100.000 Lichtjahre von den zentralen Schwarzen Löchern und mit einer milliardenfach höheren Masse als die der Sonne erstrecken. Das Team aus Deutschland, den USA, Italien und Chile fand auch heraus, dass diese Gashalos fest mit den Galaxien verbunden waren und somit die perfekte Nahrungsquelle darstellten, um sowohl das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher als auch die heftige Sternentstehung zu unterstützen.

Die Forschung war dank der hervorragenden Empfindlichkeit von MUSE, dem Multi Unit Spectroscopic Explorer, am VLT der ESO möglich, von dem Farina sagt, dass er in der Untersuchung von Quasaren „ein entscheidender Faktor“ sei. „In wenigen Stunden pro Objekt konnten wir uns in die Umgebung der massereichsten und unersättlichsten Schwarzen Löcher des jungen Universums begeben“, fügt er hinzu. Während Quasare hell sind, sind die Gasspeicher um sie herum viel schwieriger zu beobachten. Aber MUSE konnte das schwache Glühen des Wasserstoffgases in den Halos erkennen, so dass Astronomen endlich die Lebensmittelvorräte freilegen konnten, die supermassereiche Schwarze Löcher im frühen Universum versorgen.

In Zukunft wird das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO den Wissenschaftlern helfen, noch mehr Details über Galaxien und supermassereiche Schwarze Löcher in den ersten wenigen Milliarden Jahren nach dem Urknall zu erfahren. „Mit der Leistungsfähigkeit des ELT werden wir in der Lage sein, noch tiefer in das frühe Universum einzutauchen, um viele weitere solche Gasnebel zu finden“, schließt Farina.

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

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Quelle: ESO ESON.

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat den zentralen Teil der Milchstraße mit spektakulärer Auflösung untersucht und neue Details über die Geschichte der Geburt von Sternen in unserer Galaxie aufgedeckt. Dank der neuen Beobachtungen haben die Astronomen Beweise für ein dramatisches Ereignis im Leben der Milchstraße gefunden: eine Epoche heftiger Sternenentstehung, die so intensiv war, dass sie zu über hunderttausend Supernova-Explosionen führte.

„Unsere einzigartige Untersuchung eines großen Teils des galaktischen Zentrums hat uns detaillierte Einblicke in den Entstehungsprozess von Sternen in dieser Region der Milchstraße gegeben“, sagt Rainer Schödel vom Institut für Astrophysik Andalusiens in Granada, Spanien, der die Beobachtungen leitete. „Im Gegensatz zu dem, was bisher angenommen wurde, haben wir festgestellt, dass die Sternentstehung nicht kontinuierlich war“, fügt Francisco Nogueras-Lara hinzu, der am selben Institut in Granada zwei neue Studien über die Zentralregion der Milchstraße leitete.

In der heute in Nature Astronomy veröffentlichten Studie fand das Team heraus, dass etwa 80% der Sterne im zentralen Bereich der Milchstraße in den Anfangsjahren unserer Galaxie entstanden sind, vor acht bis 13,5 Milliarden Jahren. Dieser ersten Phase der Sternentstehung folgten etwa sechs Milliarden Jahre, in denen nur sehr wenige Sterne geboren wurden. Dies wurde durch einen intensiven Schub der Sternentstehung vor rund einer Milliarde Jahren beendet, als sich in diesem Gebiet über einen Zeitraum von weniger als 100 Millionen Jahren Sterne mit einer Gesamtmasse von möglicherweise bis zu einigen zehn Millionen Sonnen bildeten.

„Die Bedingungen in der untersuchten Region während dieses Aktivitätsausbruchs müssen denen in so genannten Starburst-Galaxien ähnlich gewesen sein, die Sterne mit einer Rate von mehr als 100 Sonnenmassen pro Jahr bilden“, sagt Nogueras-Lara, der heute am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg angesiedelt ist. Derzeit bildet die gesamte Milchstraße Sterne mit einer Rate von etwa ein bis zwei Sonnenmassen pro Jahr.

„Diese Aktivitätswelle, die zur Explosion von mehr als hunderttausend Supernovae geführt haben muss, war wahrscheinlich eines der energiereichsten Ereignisse in der gesamten Geschichte der Milchstraße“, fügt er hinzu. Während eines Starbursts entstehen viele massereiche Sterne; da sie eine kürzere Lebensdauer haben als masseärmere Sterne, erreichen sie das Ende ihres Lebens viel schneller und sterben in heftigen Supernova-Explosionen.

Möglich wurde diese Forschung durch Beobachtungen der galaktischen Zentralregion mit dem HAWK-I-Instrument der ESO am VLT in der chilenischen Atacama-Wüste. Diese infrarotempfindliche Kamera blickte durch den Staub, um uns ein bemerkenswert detailliertes Bild des Zentralbereichs der Milchstraße zu geben, das im Oktober in Astronomy & Astrophysics von Nogueras-Lara und einem Team von Astronomen aus Spanien, den USA, Japan und Deutschland veröffentlicht wurde. Das atemberaubende Bild zeigt die dichteste Region der Galaxie mit Sternen, Gas und Staub, in der sich auch ein supermassereiches Schwarzes Loch mit einer Winkelauflösung von 0,2 Bogensekunden befindet. Damit entspricht die Detailauflösung von HAWK-I in etwa dem eines Fußballs in Zürich, der von München aus, dem Hauptsitz der ESO, aus zu sehen ist.

Dieses Bild ist die erste Veröffentlichung der GALACTICNUCLEUS-Studie. Dieses Programm basierte auf dem großen Sichtfeld und der hohen Winkelauflösung von HAWK-I am ESO VLT, um ein wunderbar scharfes Bild der zentralen Region unserer Galaxie zu erzeugen. Die Studie untersuchte über drei Millionen Sterne und umfasste eine Fläche, die mehr als 60.000 Quadrat-Lichtjahre in der Entfernung des galaktischen Zentrums entspricht (ein Lichtjahr entspricht etwa 9,5 Billionen Kilometer).

Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeit wurde in zwei Artikeln vorgestellt: „GALACTICNUCLEUS: A high angular resolution JHKs imaging survey of the Galactic Centre: II. First data release of the catalogue and the most detailed CMDs of the GC“, veröffentlicht in Astronomie & Astrophysik

„Early formation and recent starburst activity in the nuclear disc of the Milky Way“, erschienen in Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-019-0967-9)

Die Arbeitsgruppe des Beitrags in Astronomy & Astrophysik besteht aus F. Nogueras-Lara (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spanien [IAA-CSIC]), R. Schödel (IAA-CSIC), A. T. Gallego-Calvente (IAA-CSIC), H. Dong (IAA-CSIC), E. Gallego-Cano (IAA und Centro Astronómico Hispano-Alemán, Almería, Spanien), B. Shahzamanisch (IAA-CSIC), J. H. V. Girard (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), S. Nishiyama (Miyagi University of Education, Sendai, Japan), F. Najarro (Departamento de Astrofísica, Centro de Astrobiología CAB (CSIC-INTA), Torrejón de Ardoz, Spanien), N. Neumayer (Max-Plank-Institut für Astronomie), Heidelberg, Deutschland.

Das Team der Publikation in Nature Astronomy besteht aus F. Nogueras-Lara (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spanien [IAA-CSIC]), R. Schödel (IAA-CSIC), A. T. Gallego-Calvente (IAA-CSIC), E. Gallego-Cano (IAA-CSIC), B. Shahzamanian (IAA-CSIC), H. Dong (IAA-CSIC), N. Neumayer (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Deutschland), M. Hilker ( Europäische Südsternwarte, Garching bei München, Deutschland), F. Najarro (Departamento de Astrofísica, Centro de Astrobiología, Torrejón de Ardoz, Spanien), S. Nishiyama (Miyagi University of Education, Sendai, Japan), A. Feldmeier-Krause (The Department of Astronomy and Astrophysics. Die Universität von Chicago, Chicago, USA), J. H. V. Girard (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA) und S. Cassisi (INAF-Astronomisches Observatorium der Abruzzen, Teramo, Italien).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist außerdem einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Quelle: ESO ESON.

Erstmals haben Wissenschaftler mit dem Very Large Telescope der ESO Beweise für einen riesigen Planeten gefunden, der in Verbindung mit einem Weißen Zwergstern steht. Der Planet umkreist den heißen Weißen Zwerg, den Überrest eines sonnenähnlichen Sterns, in geringer Entfernung, wodurch seine Atmosphäre abgetragen wird und eine Gasscheibe um den Stern bildet. Dieses einzigartige System deutet darauf hin, wie unser eigenes Sonnensystem in ferner Zukunft aussehen könnte.

„Es war eine dieser zufälligen Entdeckungen“, sagt der Forscher Boris Gänsicke von der University of Warwick in Großbritannien, der die Studie leitete, die heute in Nature veröffentlicht wurde. Die Forschungsgruppe hatte etwa 7000 Weiße Zwerge inspiziert, die im Rahmen des Sloan Digital Sky Survey beobachtet wurden. Sie fanden heraus, dass einer davon einzigartig ist. Durch die Analyse der geringen Schwankungen des Sternlichts fanden sie Spuren von chemischen Elementen in Mengen, die Wissenschaftler noch nie zuvor bei einem Weißen Zwerg beobachtet hatten. „Wir wussten, dass in diesem System etwas Außergewöhnliches vor sich gehen musste, und spekulierten, dass es sich um eine Art planetarischen Überrest handeln könnte.“

Um eine bessere Vorstellung von den Eigenschaften dieses ungewöhnlichen Sterns mit dem Namen WDJ0914+1914 zu bekommen, analysierte das Team ihn mit dem X-Shooter-Instrument des Very Large Telescope der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste. Diese Folgebeobachtungen bestätigten die Anwesenheit von Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel nahe des Weißen Zwerges. Bei der Analyse der Details in den Spektren entdeckten die Wissenschaftler, dass sich diese Elemente in einer Scheibe aus Gas befinden, die auf den Weißen Zwerg einfällt und nicht vom Stern selbst kommt.

„Es dauerte einige Wochen, bis wir herausfanden, dass der einzige Weg, eine solche Scheibe zu erzeugen, das Verdampfen eines riesigen Planeten ist“, sagte Matthias Schreiber von der Universität Valparaiso in Chile, der die vergangene und zukünftige Entwicklung dieses Systems berechnete. Sowohl er als auch Gänsicke kommen aus Deutschland und haben dort promoviert.

Die nachgewiesenen Mengen an Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel ähneln denen in den tiefen atmosphärischen Schichten von eisigen, riesigen Planeten wie Neptun und Uranus. Befände sich die Bahn eines solchen Planeten in der Nähe eines heißen Weißen Zwerges, würde die extreme ultraviolette Strahlung des Sterns seine äußeren Schichten abstreifen. Ein Teil dieses abgetragenen Gases würde sich zu einer Scheibe verwirbeln, die ihrerseits auf den Weißen Zwerg fällt. Das ist es, was Wissenschaftler um WDJ0914+1914 herum sehen: der erste verdampfende Planet, der einen Weißen Zwerg umkreist.

Durch die Kombination von Beobachtungsdaten mit theoretischen Modellen konnte die Gruppe von Astronomen aus Großbritannien, Chile und Deutschland ein klareres Bild von diesem einzigartigen System zeichnen. Der Weiße Zwerg ist klein und mit 28.000 Grad Celsius (fünfmal so hoch wie die Temperatur der Sonne) extrem heiß. Im Gegensatz dazu ist der Planet eisig und groß – mindestens doppelt so groß wie der Stern. Da er den heißen Weißen Zwerg aus nächster Nähe umkreist und ihn in nur 10 Tagen umrundet, blasen die hochenergetischen Photonen des Sterns allmählich die Atmosphäre des Planeten davon. Der größte Teil des Gases entweicht, aber ein Teil wird in eine Scheibe gezogen, die mit einer Rate von 3000 Tonnen pro Sekunde in den Stern strömt. Es ist diese Scheibe, die den sonst verborgenen neptunähnlichen Planeten sichtbar macht.

„Das ist das erste Mal, dass wir die Mengen an Gasen wie Sauerstoff und Schwefel in der Scheibe messen können, was Hinweise auf die Zusammensetzung von Exoplaneten-Atmosphären gibt“, sagt Odette Toloza von der Universität Warwick, die ein Modell für die Gasscheibe um den Weißen Zwerg herum entwickelte.

„Die Entdeckung eröffnet auch ein neues Fenster zum endgültigen Schicksal der Planetensysteme“, ergänzt Gänsicke.

Sterne wie unsere Sonne verbrennen den größten Teil ihres Lebens lang Wasserstoff in ihren Kernen. Sobald ihnen dieser Treibstoff ausgeht, blähen sie sich zu Roten Riesen auf, werden hundertmal größer und verschlingen nahegelegene Planeten. Im Falle des Sonnensystems gehören dazu Merkur, Venus und sogar die Erde, die alle von der Rote-Riesen-Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren verschlungen werden. Schließlich verlieren sonnenähnliche Sterne ihre äußeren Schichten und hinterlassen nur noch einen ausgebrannten Kern, einen Weißen Zwerg. Solche stellaren Überreste können noch Planeten beherbergen, und man vermutet, dass viele dieser Sternensysteme in unserer Galaxie existieren. Bislang hatten Wissenschaftler jedoch noch nie Beweise für einen überlebenden Riesenplaneten um einen Weißen Zwerg gefunden. Der Nachweis eines Exoplaneten im Orbit um WDJ0914+1914, der sich etwa 1500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Krebs befindet, könnte der erste von vielen solcher Sterne sein.

Nach Angaben der Forscher umkreist der Exoplanet, der nun mit Hilfe des X-Shooters der ESO gefunden wurde, den Weißen Zwerg in einer Entfernung von nur 10 Millionen Kilometern oder dem 15-fachen Sonnenradius. Der Planet hätte sich daher inmitten des Roten Riesen befinden müssen. Die ungewöhnliche Position des Planeten legt nahe, dass sich der Planet irgendwann, nachdem der Wirtsstern zu einem Weißen Zwerg geworden ist, näher an ihn herangearbeitet hat. Die Astronomen sind der Ansicht, dass diese neue Umlaufbahn das Ergebnis von gravitativen Wechselwirkungen mit anderen Planeten im System sein könnte, was bedeutet, dass mehr als ein Planet den gewaltsamen Übergang seines Wirtssterns überlebt haben könnte.

„Bis vor kurzem dachten nur sehr wenige Astronomen über das Schicksal von Planeten nach, die sterbende Sterne umkreisen. Diese Entdeckung eines Planeten, der sich um einen ausgebrannten Sternenkern dreht, zeigt eindrucksvoll, dass das Universum unseren Geist immer wieder herausfordert, über unsere etablierten Ideen hinauszugehen“, schließt Gänsicke.

Weitere Informationen
Diese Forschung wurde in einem Artikel vorgestellt, der in der Zeitschrift Nature erscheint (Accretion of a giant planet onto a white dwarf star).

Das Team besteht aus Boris Gänsicke (Department of Physics & Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Großbritannien), Matthias Schreiber (Institute of Physics and Astronomy, Millennium Nucleus for Planet Formation, Valparaiso University, Chile), Odette Toloza (Department of Physics, University of Warwick, Großbritannien), Nicola Gentile Fusillo (Department of Physics, University of Warwick, Großbritannien), Detlev Koester (Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Kiel, Deutschland) und Christopher Manser (Department of Physics, University of Warwick, Großbritannien).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Exoplaneten

Der Beitrag Erster Riesenplanet um Weißen Zwerg gefunden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESO ESON.

28. Oktober 2019 – Astronomen haben durch Beobachtungen mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope (VLT) der ESO ermittelt, dass der Asteroid Hygiea möglicherweise als Zwergplanet klassifiziert werden könnte. Hygiea ist das viertgrößte Objekt im Asteroidengürtel nach Ceres, Vesta und Pallas. Zum ersten Mal konnten Astronomen Hygiea mit einer so hohen Auflösung beobachten, mit der man ihre Oberfläche analysieren sowie ihre Form und Größe bestimmen kann. Sie fanden heraus, dass Hygiea annähernd kugelförmig ist und daher möglicherweise von Ceres den Titel des kleinsten Zwergplaneten im Sonnensystem übernimmt.

Als Objekt im Asteroiden-Hauptgürtel erfüllt Hygiea gleich drei der vier Voraussetzungen, um als Zwergplanet eingestuft zu werden: Sie umkreist die Sonne, ist kein Mond und hat im Gegensatz zu einem Planeten den Bereich um ihre Umlaufbahn nicht freigeräumt. Die letzte Anforderung ist, dass sie genügend Masse hat, um sich ihre eigene Schwerkraft zu einer nahezu kugelförmigen Form zu kommen. Das ist genau das, was die VLT-Beobachtungen nun über Hygiea ergeben haben.

„Dank der einzigartigen Möglichkeiten des SPHERE-Instruments am VLT, das eines der leistungsfähigsten Bildgebungssysteme der Welt ist, konnten wir die Form von Hygiea auflösen, die sich als nahezu kugelförmig erwiesen hat“, sagt der leitende Forscher Pierre Vernazza vom Laboratoire d’Astrophysique de Marseille in Frankreich. „Dank dieser Bilder kann Hygiea als Zwergplanet reklassifiziert werden, der bisher kleinste im Sonnensystem.“

Das Team nutzte die SPHERE-Beobachtungen auch, um den Durchmesser von Hygiea einzugrenzen: Er liegt etwas über 430 km. Pluto, der berühmteste unter den Zwergplaneten, hat einen Durchmesser von fast 2400 km, während Ceres fast 950 km groß ist.

Überraschenderweise zeigten die Beobachtungen aber auch, dass es Hygiea an den großen Einschlagkratern mangelt, die die Wissenschaftler eigentlich auf ihrer Oberfläche erwartet hatten, so der Bericht des Teams in der heute bei Nature Astronomy veröffentlichten Studie. Hygiea ist das Hauptmitglied einer der größten Asteroidenfamilien mit fast 7000 Mitgliedern, die alle aus demselben Ursprung haben. Die Astronomen waren davon ausgegangen, dass das Ereignis, das zur Entstehung dieser zahlreichen Gruppe führte, auf Hygiea seine Spuren hinterlassen hat.

„Dieses Ergebnis war eine echte Überraschung, da wir damit gerechnet haben, ein großes Einschlagsbecken vorzufinden, wie es bei Vesta der Fall ist“, erklärt Vernazza. Obwohl die Astronomen 95% der Oberfläche von Hygiea beobachtet haben, konnten sie nur zwei eindeutige Krater identifizieren. „Keiner dieser beiden Krater hätte durch den Einschlag verursacht werden können, der die Hygiea-Asteroidenfamilie hervorgebracht hat, denn deren Gesamtvolumen entspricht in etwa dem eines 100 km großen Objekts. Sie sind zu klein“, erklärt Miroslav Brož vom Astronomischen Institut der Karls-Universität im tschechischen Prag, einer der Ko-Autoren der Studie.

Das Team beschloss, weitere Untersuchungen durchzuführen. Anhand numerischer Simulationen folgerten sie, dass die Kugelform von Hygiea und die große Familie der Asteroiden wahrscheinlich das Ergebnis eines schweren Frontalzusammenstoßes mit einem großen Projektil mit einem Durchmesser zwischen 75 und 150 km sind. Ihre Simulationen zeigen diesen gewaltigen Aufprall, von dem man annimmt, dass er vor etwa 2 Milliarden Jahren stattgefunden hat und der den Mutterkörper völlig zerstört hat. Nachdem sich die übrig gebliebenen Teile wieder zusammengesetzt hatten, entstand die  runde Form von Hygiea und tausende von Begleit-Asteroiden wurden erzeugt. „Eine solche Kollision zwischen zwei großen Körpern im Asteroidengürtel ist in den letzten 3-4 Milliarden Jahren einzigartig“, erläutert Pavel Ševec, Doktorand am Astronomischen Institut der Prager Karls-Universität, der ebenfalls an der Studie beteiligt war.

Die detaillierte Erforschung von Asteroiden ist nicht nur aufgrund der Fortschritte in der numerischen Berechnung, sondern vor allem durch leistungsfähigere Teleskope möglich geworden. „Dank des VLT und SPHERE als Instrument der nächsten Generation mit adaptiver Optik können wir nun Hauptgürtelasteroiden mit beispielloser Auflösung abbilden und die Lücke zwischen bodengebundenen Beobachtungen und interplanetaren Satellitenmissionen schließen“, resümiert Vernazza.

Weitere Informationen
Die hier vorgestellten wissenschaftlichen Ergebnisse erscheinen am 28. Oktober in der Zeitschrift Nature Astronomy.

Die beteiligten Wissenschaftler sind P. Vernazza (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), L. Jorda (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), P. Ševec (Institut für Astronomie, Karls-Universität, Prag, Tschechische Republik), M. Brož (Institut für Astronomie, Karls-Universität, Prag, Tschechien), M. Viikinkoski (Mathematik und Statistik, Universität Tampere, Tampere, Finnland), J. Hanuš (Institut für Astronomie, Karls-Universität, Prag, Tschechien), B. Carry (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nizza, Frankreich), A. Drouard (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), M. Ferrais (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Belgien), M. Marsset (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, MIT, Cambridge, MA, USA), F. Marchis (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich, und SETI Institute, Carl Sagan Center, Mountain View, USA), M. Birlan (Observatorium Paris, Paris, Frankreich), E. Podlewska-Gaca (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen, und Institut für Physik, Universität Stettin, Polen), E. Jehin (Forschungsinstitut für Raumwissenschaften, Technologien und Astrophysik, Université de Liège, Lüttich, Belgien), P. Bartczak (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), G. Dudzinski (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), J. Berthier (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), J. Castillo-Rogez (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, Kalifornien, USA), F. Cipriani (European Space Agency, ESTEC – Scientific Support Office, Niederlande), F. Colas (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), F. DeMeo (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, MIT, Cambridge, MA, USA), C. Dumas (TMT Observatorium, Pasadena, USA), J. Durech (Institut für Astronomie, Karls-Universität, Prag, Tschechien), R. Fetick (Universität Aix Marseille, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich und ONERA, The French Aerospace Lab, Chatillon Cedex, Frankreich), T. Fusco (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich und ONERA, The French Aerospace Lab, Chatillon Cedex, Frankreich), J. Grice (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nizza, Frankreich und Open University, School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, Großbritannien), M. Kaasalainen (Mathematik und Statistik, Universität Tampere, Tampere, Finnland), A. Kryszczynska (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), P. Lamy (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), H. Le Coroller (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), A. Marciniak (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam Mickiewicz Universität, Posen, Polen), T. Michalowski (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), P. Michel (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nizza, Frankreich), N. Rambaux (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), T. Santana-Ros (Departamento de Fı́sica, Universidad de Alicante, Alicante, Spanien), P. Tanga (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nizza, France), F. Vachier (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), A. Vigan (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), O. Witasse (Europäische Weltraumorganisation, ESTEC – Scientific Support Office, Niederlande), B. Yang (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile), M. Gillon (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Belgien), Z. Benkhaldoun (Oukaimeden Observatorium, Hochenergiephysik und Astrophysik Labor, Cadi Ayyad Universität, Marrakesch, Marokko), R. Szakats (Konkoly Observatorium, Forschungszentrum für Astronomie und Geowissenschaften, Ungarische Akademie der Wissenschaften, Budapest, Ungarn), R. Hirsch (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), R. Duffard (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Glorieta de la Astronomía S/N, Granada, Spanien), A. Chapman (Buenos Aires, Argentinien), J. L. Maestre (Observatorio de Albox, Almeria, Spanien).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Quelle: ESO ESON.

Mit einer Dauer von weniger als einer Millisekunde kam diese rätselhafte Explosion kosmischer Radiowellen fast ungestört durch, was darauf hindeutet, dass der Halo eine überraschend geringe Dichte und ein schwaches Magnetfeld aufweist. Diese neue Technik könnte verwendet werden, um die schwer fassbaren Halos anderer Galaxien zu erforschen.

Indem sie ein kosmisches Rätsel benutzten, um ein anderes zu erforschen, analysierten Astronomen das Signal eines schnellen Radioausbruchs, um Aufschluss über das diffuse Gas im Halo einer massereichen Galaxie zu geben [1]. Im November 2018 lokalisierte das Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) Radioteleskop einen schnellen Radioburst, genannt FRB 181112. Nachfolgende Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO und anderen Teleskopen ergaben, dass die Radiopulse auf dem Weg zur Erde durch den Halo einer gigantischen Galaxie gegangen sind. Dieser Befund ermöglichte es Astronomen, das Radiosignal nach Hinweisen auf die Art des Halogases zu analysieren.

„Das Signal des schnellen Radioausbruchs deckte die Beschaffenheit des Magnetfeldes um die Galaxie und die Struktur des Halogases auf. Die Studie erweist sich als eine neue und zukunftsweisende Technik zur Erforschung der Eigenschaften von Galaxienhalos“, sagt J. Xavier Prochaska, Professor für Astronomie und Astrophysik an der University of California Santa Cruz und Hauptautor eines Aufsatzes, der die heute in der Zeitschrift Science veröffentlichten neuen Erkenntnisse vorstellt.

Astronomen wissen immer noch nicht, was schnelle Radioausbrüche verursacht. Erst kürzlich konnten sie einige dieser sehr kurzen, sehr hellen Radiosignale bis in die Galaxien zurückverfolgen, aus denen sie stammen. „Als wir die Radio- und optischen Bilder überlagerten, konnten wir sofort sehen, dass der schnelle Radioburst den Halo dieser zufälligen Vordergrundgalaxie durchdrang. Zum ersten Mal hatten wir eine direkte Möglichkeit, die ansonsten unsichtbare Materie um diese Galaxie herum zu untersuchen“, erzählt Koautorin Cherie Day, Doktorandin an der Swinburne University of Technology, Australien.

Ein galaktischer Halo enthält sowohl dunkle als auch gewöhnliche oder baryonische Materie, die hauptsächlich in Form von heißem ionisiertem Gas vorliegt. Während der leuchtende Teil einer massereichen Galaxie etwa 30 000 Lichtjahre umfassen kann, ist ihr etwa kugelförmiger Halo im Durchmesser zehnmal größer. Halogas treibt die Sternentstehung an, wenn sie in Richtung Zentrum der Galaxie fällt, während andere Prozesse, wie z.B. Supernova-Explosionen, Material aus den sternbildenden Regionen in den galaktischen Halo ausstoßen können. Ein Grund, warum Astronomen das Halogas untersuchen wollen, ist das bessere Verständnis dieser Auswurfprozesse, die die Sternbildung unterbinden können.

„Der Halo dieser Galaxie ist überraschend ruhig“, sagt Prochaska. „Das Radiosignal wurde von der Galaxie weitgehend unbeeinflusst, was im krassen Gegensatz zu dem steht, was frühere Modelle im Falle des Ausbruchs vorhergesagt hatten.“

Das Signal von FRB 181112 bestand aus einigen wenigen Impulsen, die jeweils weniger als 40 Mikrosekunden dauerten (10 000 mal kürzer als ein Augenzwinkern). Die kurze Dauer der Impulse setzt der Dichte des Halogases eine Obergrenze, da der Durchgang durch ein dichteres Medium die Dauer des Radiosignals verlängern würde. Die Forscher berechneten, dass die Dichte des Halogases weniger als 0,1 Atome pro Kubikzentimeter betragen muss (was mehreren hundert Atomen in einem Volumen von der Größe eines Kinderballons entspricht) [2].

„Wie die schimmernde Luft an einem heißen Sommertag sollte die dünne Atmosphäre in dieser riesigen Galaxie das Signal des schnellen Radioausbruchs verzerren. Stattdessen erhielten wir einen Puls, der so unverfälscht und scharf war, dass es überhaupt keine Signatur dieses Gases gab“, erklärt Co-Autor Jean-Pierre Macquart, Astronom am International Center for Radio Astronomy Research an der Curtin University, Australien.

Die Studie fand keine Hinweise auf kalte turbulente Wolken oder kleine dichte Klumpen von kühlem Halogas. Das schnelle Radioburstsignal lieferte auch Informationen über das Magnetfeld im Halo, das sehr schwach ist – eine Milliarde Mal schwächer als das eines Kühlschrankmagneten.

An dieser Stelle, mit Ergebnissen von nur einem galaktischen Halo, können die Forscher nicht sagen, ob die von ihnen gemessene niedrige Dichte und geringe Magnetfeldstärke ungewöhnlich sind oder ob frühere Studien über galaktische Halos diese Eigenschaften überschätzt haben. Prochaska sagte, dass er erwartet, dass ASKAP und andere Radioteleskope schnelle Radioausbrüche verwenden werden, um viele weitere galaktische Halos zu untersuchen und ihre Eigenschaften zu ergründen.

„Diese Galaxie könnte etwas Besonderes sein“, gibt er zu bedenken. „Wir müssen schnelle Radiopulse verwenden, um Dutzende oder Hunderte von Galaxien über eine Reihe von Massen und Altersgruppen zu untersuchen, um die gesamte Population zu beurteilen.“ Optische Teleskope wie das VLT der ESO spielen eine wichtige Rolle, indem sie zeigen, wie weit die Galaxie, in der jeder Burst stattfand, entfernt ist und ob der Burst durch den Halo einer Galaxie im Vordergrund gegangen wäre.

Endnoten
[1] Ein riesiger Halo aus Gas niedriger Dichte erstreckt sich weit über den leuchtenden Teil einer Galaxie hinaus, in dem die Sterne konzentriert sind. Obwohl die Masse dieses heißen, diffusen Gases mehr ausmacht als die der Sterne, ist es sehr schwierig zu untersuchen.

[2] Die Dichteschranken begrenzen auch die Möglichkeit von Turbulenzen oder Wolken von kaltem Gas im Halo. Kühl ist hier ein relativer Begriff, der sich auf Temperaturen um 10 000°C bezieht, im Vergleich zum heißen Halogengas von etwa 1 Million Grad.

Weitere Informationen
Diese Forschung wurde in einem Artikel vorgestellt, der am 26. September 2019 in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde.

Das Team besteht aus J. Xavier Prochaska (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA und Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Japan), Jean-Pierre Macquart (International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University, Australien), Matthew McQuinn (Astronomy Department, University of Washington, USA), Sunil Simha (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA), Ryan M. Shannon (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australien), Cherie K. Tag (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australien und Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australien), Lachlan Marnoch (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australien und Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Australien), Stuart Ryder (Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Australien), Adam Deller (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australien), Keith W. Bannister (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australien), Shivani Bhandari (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australien), Rongmon Bordoloi (North Carolina State University, Department of Physics, USA), John Bunton (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australien), Hyerin Cho (School of Physics and Chemistry, Gwangju Institute of Science and Technology, Korea), Chris Flynn (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australien), Elizabeth Mahony (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australien), Chris Phillips (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australien), Hao Qiu (Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, University of Sydney, Australien), Nicolas Tejos (Instituto de Fisica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaiso, Chile).

ESO ist die führende zwischenstaatliche astronomische Organisation in Europa und mit Abstand das produktivste bodengebundene astronomische Observatorium der Welt. Sie hat 16 Mitgliedstaaten: Österreich, Belgien, die Tschechische Republik, Dänemark, Frankreich, Finnland, Deutschland, Irland, Italien, die Niederlande, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich sowie der Gaststaat Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Die ESO spielt auch eine führende Rolle bei der Förderung und Organisation der Zusammenarbeit in der astronomischen Forschung. ESO betreibt drei einzigartige Weltklasse-Beobachtungsstätten in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und sein weltweit führendes Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA arbeitet im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope im sichtbaren Bereich. Ebenfalls am Standort Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South, das weltweit größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium, betreuen und betreiben. ESO ist auch ein wichtiger Partner in zwei Anlagen auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten existierenden astronomischen Projekt. Auf dem Cerro Armazones, in der Nähe des Paranal, baut die ESO das 39 Meter große Extremely Large Telescope (ELT), welches „das größte Auge der Welt mit Blick in den Himmel“ sein wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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