Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

Die sprudelnde Milchstraße


Dieses Bild zeigt die sprudelnd erscheinende atomare Wasserstoffemission in der inneren Galaxie in etwa 6,4 kpc (1 kpc = 3 × 10^19 m) Entfernung vom galaktischen Zentrum. Die Farben zeigen die Geschwindigkeit des Gases relativ zur Sonne an, wobei bläuliche Farben das Gas hervorheben, das sich auf uns zu bewegt, und rötliche Farben zurückweichendes Gas anzeigen. (© J.D. Soler, private Mitteilung)

Durch die Anwendung von Algorithmen künstlicher Intelligenz auf die Radiodaten konnten die WissenschaftlerInnen den sprudelnden Charakter des interstellaren Mediums enthüllen, wie auf diesem verarbeiteten Bild gezeigt. (© J.D. Soler, private Mitteilung)

Eine internationale Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Juan Diego Soler vom italienischen Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) hat die Spuren von Blasen nachgewiesen, die durch die Explosion sterbender Sterne in der Struktur des interstellaren Gases entstehen, das unsere Galaxie durchdringt. Sie machten diese Entdeckung, indem sie Algorithmen künstlicher Intelligenz auf Daten der sogenannten "HI4PI-Durchmusterung" anwendeten, der bisher detaillierteste Beobachtung von atomarem Wasserstoff in der Milchstraße. Die Wissenschaftler analysierten insbesondere die fadenförmige Strukturen, die sich im Leuchten diese Gases zeigten. Sie folgerten, dass in diesen Strukturen quasi die Geschichte dynamischer Prozesse wie zurückliegender Supernova-Explosionen oder die Rotation der Galaxie niedergeschrieben ist.

Wasserstoff ist der Hauptbestandteil von Sternen wie der Sonne. Der Prozess, der dazu führt, dass sich die diffusen Wolken aus Wasserstoffgas verdichten und letztendlich Sterne bilden, ist jedoch noch nicht vollständig verstanden. Eine Zusammenarbeit von Astronomen unter der Leitung von Juan Diego Soler vom INAF-IAPS (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, einem INAF-Forschungsinstitut in Rom) und dem vom Europäischen Forschungsrat finanzierten ECOGAL-Projekt hat nun einen wichtigen Schritt zur Aufklärung des Lebenszyklus des Rohstoffs getan, aus dem sich Sterne bilden.

Soler verarbeitete Daten aus der detailliertesten Ganzhimmeldurchmusterung der Emission von atomarem Wasserstoff in Radiowellen, der HI4PI-Durchmusterung, die auf Beobachtungen basiert, die mit dem Parkes 64-Meter-Radioteleskop in Australien, dem Effelsberg 100-Meter-Radioteleskop in Deutschland und dem Robert C. Byrd Green Bank 110-Meter-Teleskop (GBT) in den Vereinigten Staaten aufgenommen wurden. "Diese Beobachtungen der Wasserstoffemissionslinie bei 21 cm Wellenlänge enthalten Informationen über die Verteilung des Gases am Himmel und seine Geschwindigkeit in Beobachtungsrichtung, die in Kombination mit einem Modell der Milchstraßenrotation anzeigt, wie weit die Gaswolken entfernt sind", sagt Sergio Molinari vom INAF-IAPS, Hauptforscher des ECOGAL-Projekts.

Um die Verteilung der galaktischen Wasserstoffwolken zu untersuchen, wandte Soler einen mathematischen Algorithmus an, der üblicherweise bei der automatischen Inspektion und Analyse von Satellitenbildern und Online-Videos verwendet wird. Aufgrund der Datenmenge wäre es unmöglich gewesen, diese Analyse mit dem Auge durchzuführen. Der Algorithmus enthüllte ein ausgedehntes und kompliziertes Netzwerk von schlanken fadenförmigen Objekten oder Filamenten. Die meisten Filamente im inneren Teil der Milchstraße zeigen dabei von der Scheibe unserer Galaxie weg. "Dies sind wahrscheinlich die Überreste mehrerer Supernova-Explosionen, die das Gas quasi auffegen und Blasen bilden, die platzen, wenn sie die charakteristische Skala der galaktischen Ebene erreichen, wie die Blasen, die in einem Glas Sekt an die Oberfläche gelangen", kommentiert Ralf Klessen. Klessen ist auch Principal Investigator des ECOGAL-Projekts, das darauf abzielt, unser galaktisches Ökosystem von der Scheibe der Milchstraße bis zu den Entstehungsorten von Sternen und Planeten zu verstehen. "Die Tatsache, dass wir in der äußeren Milchstraße meist horizontale Strukturen sehen, wo die Anzahl der massereichen Sterne stark abnimmt und folglich weniger Supernovae aufleuchten, deutet darauf hin, dass wir den Energie- und Impulseintrag von Sternen beobachten, die das Gas in unserer Galaxie formen", ergänzt der Astronom am Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg.

"Das interstellare Medium, d.h. die Materie und Strahlung, die im Raum zwischen den Sternen existieren, wird durch die Bildung von Sternen und Supernovae reguliert, wobei letztere die heftigen Explosionen sind, die während der letzten Entwicklungsstadien von Sternen auftreten, die mehr als zehnmal massereicher sind als die Sonne", kommentiert Patrick Hennebelle,  der zusammen mit Klessen die theoretischen Arbeiten im ECOGAL-Projekt koordiniert. "Assoziationen von Supernovae sind sehr effizient darin, Turbulenzen aufrechtzuerhalten und das Gas scheibenförmig anzuheben", erklärt der Forscher am Department of Astronomy am CEA/Saclay in Frankreich. "Die Entdeckung dieser fadenförmigen Strukturen im atomaren Wasserstoff ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis des Prozesses, der für die Sternentstehung in der Ebene eine Galaxie verantwortlich ist."


ORIGINALE VERÖFFENTLICHUNG
J. D. Soler et al., The Galactic dynamics revealed by the filamentary structure in atomic hydrogen emission, arXiv:2205.10426v1 [astro-ph.GA] 20 May 2022


NÜTZLICHE LINKS
Homepage of the ECOGAL project: http://www.ecogal.eu/
Info on the HI4PI survey: https://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressreleases/2016/13
Homepage of Ralf Klessen: http://klessen.org/

ERGÄNZENDE PRESSEINFO
Pressemitteilung der INAF (in Italienisch): https://www.media.inaf.it/2022/05/23/bollicine-nella-via-lattea-gas-frizzante-come-spumante/

ERGÄNZENDES MATERIAL

- Atomic hydrogen emission towards a portion of the outer Milky Way's disk. Credit: HI4PI survey; J. D. Soler, INAF
https://www.dropbox.com/s/engaf65hzvhu24q/HI4PI_ar1.8_thres0.043K_fps18_factor3Rgal_159.png?dl=0

- Atomic hydrogen emission towards a portion of the outer Milky Way's disk. Credit: GALFA-HI survey; J. D. Soler, INAF
https://www.dropbox.com/s/2x9cq98av3b92ui/GALFA_ar1.8_thres0.043K_fps18_factor3QIRgal_150.png?dl=0

- Atomic hydrogen emission towards a portion of the inner Milky Way's disk. Credit: HI4PI survey; J. D. Soler, INAF
https://www.dropbox.com/s/hgngznfl0qfy52y/HI4PI_ar1.8_thres0.043K_fps18_factor3Rgal_325.png?dl=0

- Atomic hydrogen emission towards a portion of the outer Milky Way's disk. Credit: GALFA-HI survey; J. D. Soler, INAF
https://www.dropbox.com/s/fm2tjsj6z161yar/GALFA_ar1.8_thres0.043K_fps18_factor3QIRgal_350.png?dl=0

The videos are online at: https://youtu.be/MpHPU6IDOno and https://youtu.be/CsXQfjSPEto

KONTAKT FÜR DIE MEDIEN
Dr Guido Thimm
Center for Astronomy at Heidelberg University
thimm@uni-heidelberg.de

WISSENSCHAFTLICHER KONTAKT
Prof. Dr Ralf Klessen
Center for Astronomy at Heidelberg University
Institute for Theoretical Astrophysics
klessen@uni-heidelberg.de

zum Seitenanfang/up