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FAU-Forschungsteam kommt neuem Sternentstehungsgebiet auf die Spur

Das Bild zeigt das komplexe Wechselspiel aus interstellarem Gas und Wolken. Gezeigt sind in Falschfarben die beiden kollidierenden atomaren Wasserstoffwolken in Rot und Grün, sowie die von XMM-Newton beobachtete Röntgenemission in Blau. (Bild: Jonathan Kniess)
Das Bild zeigt das komplexe Wechselspiel aus interstellarem Gas und Wolken. Gezeigt sind in Falschfarben die beiden kollidierenden atomaren Wasserstoffwolken in Rot und Grün, sowie die von XMM-Newton beobachtete Röntgenemission in Blau. (Bild: Jonathan Kniess)

Wenn Wolken kollidieren

Eine dreieckige Struktur in der größten Satellitengalaxie der Milchstraße stellte Astrophysikerinnen und -physiker weltweit vor Rätsel: Warum sind ihre Röntgenemissionen energiereicher als üblicherweise erwartet? Mithilfe des ESA-Röntgenteleskops XMM-Newton konnte ein FAU-Forschungsteam die Frage nun klären – schuld sind zwei riesige kollidierende Gaswolken. Die Kollision führt vermutlich zu einem neuen Sternentstehungsgebiet.

Die Große Magellansche Wolke (GMW) ist die größte Satellitengalaxie der Milchstraße –ein enger Begleiter der Milchstraße. In ihr befindet sich unter anderem der Emissionsnebel 30 Doradus, auch Tarantelnebel genannt, der zu den aktivsten bekannten Sternentstehungsgebieten gehört. Bei dem Nebel handelt es sich um Wolken aus interstellarem Gas, die Licht in verschiedensten Farben emittieren.

Direkt südlich von 30 Doradus haben Röntgenbeobachtungen eine große, dreieckige Struktur zum Vorschein gebracht, die „X-ray spur“ getauft wurde – und die Wissenschaft vor ein Rätsel stellte: Denn die Röntgenemission in der X-ray spur scheint deutlich energiereicher als Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von solch einer Struktur erwarten.

Höhere Temperatur als üblich

Ein Forschungsteam der Dr. Karl Remeis-Sternwarte der FAU hat jetzt in Zusammenarbeit mit internationalen Kolleginnen und Kollegen sowie mithilfe des Röntgenteleskops XMM-Newton der ESA die Emission der ungewöhnlichen Struktur untersucht. „Die hochenergetische Strahlung der X-ray spur wurde als erstes in den 90er-Jahren mit dem deutschen Röntgenteleskop ROSAT beobachtet. Mit XMM-Newton haben wir nun aber erstmals die Möglichkeit, solch große Strukturen im Detail zu studieren”, erklärt FAU-Astrophysikerin Prof. Dr. Manami Sasaki.

Die Studie zeigt, dass die X-ray spur tatsächlich eine höhere Plasmatemperatur aufweist, als die, die Forschende sonst in der Großen Magellanschen Wolke beobachten. Sie ist sogar vergleichbar mit der Temperatur in der stark durch Sterne aufgeheizten Umgebung von 30 Doradus.

Ein neues Sternentstehungsgebiet entsteht

„Unsere Multiwellenlängen-Analyse der X-ray spur zeigt, dass es dort keine Hinweise auf eine ähnlich hohe Anzahl von massereichen Sternen wie bei 30 Doradus gibt, die die hohe Temperatur in der X-ray spur erklären könnten”, berichtet FAU-Forscher Jonathan Knies, der für die Studie hauptverantwortlich ist.

„Stattdessen lässt sich die starke Aufheizung dadurch erklären, dass sich die X-ray spur zwischen zwei gigantischen Gaswolken aus neutralem Wasserstoff befindet, die miteinander kollidieren und so die Umgebung komprimieren und aufheizen. Die Gaswolken sind vermutlich zuerst weiter nördlich kollidiert, wo wir heute 30 Doradus als Resultat beobachten können, und später dann südlich davon in der X-ray spur. Deshalb erwarten wir, dass sich auch die X-ray spur in der Zukunft zu einem aktiven Sternentstehungsgebiet entwickeln wird.”

Die Ergebnisse, die zum ersten Mal die Entstehungsgeschichte von 30 Doradus und der X-ray spur miteinander verknüpfen, wurden kürzlich in der Fachzeitschrift “Astronomy & Astrophysics” veröffentlicht.

In einer Pressemeldung der ESA zeigt ein Bild (siehe oben) das komplexe Wechselspiel aus interstellarem Gas und Wolken, in dem sich die Daten von XMM-Newton als das letzte entscheidende Teil des Puzzles herausstellte. Gezeigt sind in Falschfarben die beiden kollidierenden atomaren Wasserstoffwolken in Rot und Grün, sowie die von XMM-Newton beobachtete Röntgenemission in Blau. Außerdem zu sehen sind die Konturen der H-alpha Strahlung, verursacht durch die Ionisation des Gases durch massereiche Sterne, in Magenta sowie die Emission von Molekularwolken (verdichtete Regionen und ein Vorläufer für Sternentstehungsgebiete) mit Konturen in Türkis.

Weitere Informationen

DOI: 10.1051/0004-6361/202038488

Dr. Karl Remeis-Sternwarte der FAU

Jonathan Knies
jonathan.knies@fau.de

Prof. Dr. Manami Sasaki
manami.sasaki@fau.de