Das Unsichtbare sehen

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine Aufnahme des Herschel-Weltraum-Observatoriums während der Fertigung. 2009 gestartet, wurden die ersten mit Herschel gewonnenen Ergebnisse diese Woche angekündigt und die zugehörigen Arbeiten werden demnächst in einer Sonderausgabe des Journals Astronomy and Astrophysics veröffentlicht.

Astronomen nutzen wie Physiker vom elektromagnetischen Spektralbereich so viel als möglich, um ihre Objekte mit den geeignetsten Untersuchungsmethoden zu erforschen. Für Astronomen verraten normalerweise verschiedene Wellenlängen beispielsweise unterschiedliche Umgebungstemperaturen oder andersartige Materiezustände, während man mit bestimmten Wellenlängen Bereiche untersuchen kann, die von anderen Wellenlängen nicht durchdrungen werden können. Ein Bereich des Spektrums ist für Astronomen von besonderem Interesse: die vier Oktaven des infraroten Lichts, vom kurzen Infrarotband (direkt an das sichtbare Licht angrenzend) bis zum Submillimeterband. Genau in diesem Bereich gibt ein großer Teil des Universums die meiste Strahlung ab – der Grund dafür ist, daß allgegenwärtiger, kalter Staub Sternenlicht und viele weitere Strahlungsarten von anderen Quellen absorbiert und im Infrarotband wieder emittiert. Dieses Band beinhaltet auch ausgeprägte Linien von wichtigen Molekülen wie Wasser – aber genau diese Eigenschaft bedeutet, daß fast die gesamte Bandbreite des infraroten Lichts durch die molekülreiche Atmosphäre der Erde blockiert ist.

Mehrere auf Satelliten montierte Observatorien haben über die vergangenen Jahrzehnte erfolgreich begonnen, den Blick auf das Universum in diesem geheimnisvollen Wellenlängenband freizugeben, doch bisher hat keines dieser Sternwarten eine ausreichende Lichtsammelfläche, einen vollständigen Erfassungsbereich der Wellenlängen, die Empfindlichkeit oder die abbildende als auch spektrale Leistungsfähigkeit besessen, um Fragen zu klären, die unbeantwortet geblieben sind, seit man den Infrarothimmel in den 1960-gern zum ersten Mal flüchtig zu sehen bekam. Zum Beispiel: Wie beginnen sich Sterne während der allerersten Phasen ihrer Geburt in eisigen Wolken aus Gas und Staub zu bilden? Stimmt es eigentlich, daß die Spitze des Energieausstoßes heller Galaxien im fernen Infrarot liegt und wie viel Energie genau wird abgegeben? Wie ändert sich dieser Wert im Laufe der Entwicklung des Universums oder wenn Galaxien altern? Sind Wasser und molekularer Sauerstoff so häufig, wie auf Grund von früheren Durchmusterungen von uns erwartet wird oder sind die Moleküle vielleicht in Eis eingefroren oder zerstört worden?

Vor einem Jahr startete die ESA in Partnerschaft mit der NASA das Weltraum-Observatorium Herschel. Herschel ist ein auf tiefer Temperatur gehaltenes Teleskop mit einem Durchmesser von 3.5 Meter und mit empfindlichen Kameras und Spektrometer ausgestattet, die das gesamte elektromagnetische Band vom fernen Infrarot bis zum Submillimeterbereich abdecken. Diese Woche nahm die Zeitschrift Astronomy and Astrophysics (Vol. 518 {July-August 2010} Herschel: the first science highlights) eine ganze Reihe an Arbeiten mit ersten spektakulären Ergebnissen von Herschel zur Veröffentlichung an. Diese Beiträge stellen Entdeckungen sowohl in unserer Milchstraße als auch in fremden Galaxien vor.

Die extragalaktischen Ergebnisse können mittels zweier Arbeiten über die leuchtkräftige Galaxie Mrk 231 veranschaulicht werden. Sie verraten zum ersten Mal die Anwesenheit einer Fülle an warmem CO und Wasser, Gas, das scheinbar zum Teil durch Röntgenstrahlung erhitzt wurde, die um das massereiche Schwarze Loch der Galaxie entstanden ist. Ferner haben die Forscher entdeckt, daß, obwohl die helle Strahlung des Staubs ihr Maximum im fernen Infrarot erreicht, die Strahlung bei langen Wellenlängen für gewöhnlichen Staub nicht charakteristisch ist. Zukünftige Arbeiten werden diese Resultate ausführlicher untersuchen und Mrk 231 mit anderen Galaxien vergleichen. Aber die ersten Ergebnisse zeigen schon, daß das unsichtbare Universum nunmehr eine reiche Geschichte zu erzählen hat, die nicht länger vor unserem Blick verborgen ist.

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