Originalveröffentlichung am 16.02.2023 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases
Zusammenfassung: Den Einfluß junger Sterne auf die Galaxienentwicklung erforscht das PHANGS-Programm
Das Sprichwort sagt: „Aus einer kleinen Eichel wächst eine mächtige Eiche“. Das trifft nicht nur hier auf der Erde zu, sondern auch in unserem Sonnensystem und darüber hinaus. Sogar im galaktischen Maßstab, wo einzelne Sterne und Sternhaufen die Gesamtstruktur einer Galaxie formen können. Laut Wissenschaftlern ist das James-Webb-Weltraum-teleskop der NASA perfekt für die Untersuchung dieser Phänomene gerüstet, und die ersten Daten versetzen die Astronomen in Erstaunen.
Neue Bilder des Mittelinfrarot-Instruments von Webb enthüllen bisher unbekannte Details darüber, wie junge, sich neu bildende Sterne die Gas- und Staubstruktur naher Galaxien beeinflussen und wie sie sich daher im Laufe der Zeit ent-wickeln. Bereiche von Galaxien, die früher im sichtbaren Licht schwach und dunkel erschienen, sind jetzt unter dem Infrarotauge von Webb glühende Hohlräume und riesige, höhlenartige Blasen aus Gas und Staub.
Forscher, die das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA nutzen, haben zum ersten Mal einen Blick auf Sternent-stehung, Gas und Staub in nahen Galaxien mit einer noch nie dagewesenen Auflösung bei Infrarot-Wellenlängen erhalten. Die Daten haben eine erste Sammlung von 21 Forschungsarbeiten ermöglicht, die neue Erkenntnisse darüber liefern, wie einige der kleinsten Prozesse in unserem Universum – die Anfänge der Sternentstehung – die Entwicklung der größten Objekte in unserem Kosmos beeinflussen: Galaxien.
Die größte Durchmusterung naher Galaxien im ersten Jahr des wissenschaftlichen Betriebs von Webb wird von der PHANGS-Kollaboration (Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies) durchgeführt, an der mehr als 100 Forscher aus der ganzen Welt beteiligt sind. Die Webb-Beobachtungen stehen unter Führung von Janice Lee, der leitenden Wissenschaftlerin des Gemini Observatory im NOIRLab der National Science Foundation und an der Universität von Arizona in Tucson angeschlossenen Astronomin.
Das Team untersucht eine Reihe von 19 verschiedenen Spiralgalaxien, und in den ersten Monaten des wissenschaftlichen Betriebs von Webb wurden schon fünf dieser Ziele – M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365 und NGC 1433 – beobachtet. Die Ergebnisse haben die Astronomen jetzt schon verblüfft.
„Die Klarheit, mit der wir die Feinstruktur sehen, hat uns wirklich überrascht“, sagt Teammitglied David Thilker von der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland.
„Wir sehen direkt, wie sich die Energie aus der Entstehung junger Sterne auf das sie umgebende Gas auswirkt, und das ist einfach bemerkenswert“, sagte Teammitglied Erik Rosolowsky von der University of Alberta, Kanada.
Die Bilder von Webb‘s Mittelinfrarot-Instrument (MIRI) offenbaren ein Netz hochstrukturierter Merkmale innerhalb dieser Galaxien – leuchtende Hohlräume aus Staub und riesige höhlenartige Gasblasen, welche die Spiralarme säumen. In einigen Regionen der beobachteten nahen Galaxien scheint dieses Netz von Merkmalen sowohl aus einzelnen als auch aus sich überlagernden Hüllen und Blasen zu bestehen, in denen junge Sterne Energie freisetzen.
Die hochauflösende Bildgebung, die zur Untersuchung dieser Strukturen erforderlich ist, stand Astronomen lange Zeit nicht zur Verfügung – bis Webb auf den Plan trat.
„Über Jahre hat das PHANGS-Team diese Galaxien bei optischen, Radio- und Ultraviolett-Wellenlängen mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA, dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array und dem Multi Unit Spectroscopic Explorer des Very Large Telescope beobachtet“, fügt Teammitglied Adam Leroy von der Ohio State University hinzu. „Aber die frühesten Stadien des Lebenszyklus eines Sterns waren bisher nicht zu sehen, weil der Prozeß von Gas- und Staubwolken umhüllt ist.“
Die leistungsstarken Infrarotfähigkeiten von Webb können den Staub durchdringen und die fehlenden Puzzleteile zusammenfügen.
Beispielsweise sind bestimmte, von MIRI (7,7 und 11,3 Mikrometer) und der Nahinfrarotkamera von Webb (3,3 Mikrometer) beobachtbare Wellenlängen empfindlich in Bezug auf die Strahlung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasser-stoffen, die bei der Entstehung von Sternen und Planeten eine wesentliche Rolle spielen. Diese Moleküle wurden von Webb bei den ersten Beobachtungen im Rahmen des PHANGS-Programms entdeckt.
Die Untersuchung dieser Wechselwirkungen im kleinsten Maßstab kann dazu beitragen, Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit entwickelt haben.
„Da diese Beobachtungen im Zuge eines so genannten Treasury-Programms gemacht werden, stehen sie der Öffent-lichkeit zur Verfügung, sobald sie auf der Erde beobachtet und empfangen werden“, sagt Eva Schinnerer vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, Deutschland, und Leiterin der PHANGS-Kollaboration.
Das PHANGS-Team arbeitet daran, Datensätze zu erstellen und freizugeben, die die Daten von Webb mit den komplementären Datensätzen abgleichen, die zuvor von anderen Observatorien gewonnen wurden, um Entdeckungen durch die breitere astronomische Gemeinschaft zu beschleunigen.
„Dank der Auflösung des Teleskops können wir erstmals eine vollständige Zählung der Sternentstehung durchführen und eine Bestandsaufnahme der Blasenstrukturen des interstellaren Mediums in nahen Galaxien jenseits der Lokalen Gruppe vornehmen“, so Lee. „Diese Zählung wird uns zu verstehen helfen, wie sich die Sternentstehung und ihre Rückkopplung in das interstellare Medium einprägen und dann die nächste Generation von Sternen hervorbringen, oder die nächste Generation von Sternen daran hindert, sich zu bilden.“
Die Forschungsarbeiten des PHANGS-Teams werden im Rahmen des General Observer Program 2107 durchgeführt. Die ersten Ergebnisse des Teams, die sich aus 21 Einzelarbeiten zusammensetzen, wurden kürzlich in einer Sonderausgabe des Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraum-organisation).
NGC 1433 (MIRI Image)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): NGC 1433, PGC 13586
- Objektbeschreibung: Balkenspiralgalaxie mit einer doppelten Ringstruktur
- Rektaszension: 03:42:00.82
- Deklination: -47:13:28.56
- Sternbild: Horologium
- Entfernung: 46 Millionen Lichtjahre
- Daten
- Instrument: MIRI
- Filter: F770W, F1000W, F1130W, F2100W
- Bild
- Farbinformation Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem MIRI-Instrument aufgenommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um einen breiten Wellenlängen-bereich zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem mono-chromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Blau: F770W, Grün: F1000W+F1130W, Rot: F2100W
Über das Bild: Dieses von NASA‘s James-Webb-Weltraumteleskop aufgenommene Bild zeigt eine von insgesamt 19 Galaxien, die von der PHANGS-Kollaboration (Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies) untersucht werden sollen. Die nahe gelegene Balkenspiralgalaxie NGC 1433 erhält durch die Beobachtung mit dem Mid-Infrared Instrument (MIRI) von Webb ein völlig neues Aussehen.
Die Spiralarme von NGC 1433 sind übersät mit Anzeichen für extrem junge Sterne, die Energie freisetzen und in einigen Fällen Gas und Staub des interstellaren Mediums fortblasen. Bereiche, die in optischen Abbildungen dunkel und licht-schwach erscheinen, leuchten unter Webb‘s Infrarotauge auf. Das liegt an den Staub- und Gasklumpen im interstellaren Medium, die das Licht der sich bildenden Sterne absorbieren und im Infraroten wieder abstrahlen.
Das Webb-Bild von NGC 1433 zeigt deutlich, wie dynamische Prozesse bei der Sternentstehung die Struktur einer ganzen Galaxie beeinflussen.
Im Zentrum der Galaxie befindet sich ein dichter, heller Kern mit einer einzigartigen Doppelringstruktur, die mit der extremen Auflösung von Webb in feinen Details erstrahlt. In diesem Fall handelt es sich bei dem „doppelten Ring“ um eng gewundene Spiralarme, die sich entlang des Galaxienbalkens in eine ovale Form winden.
NGC 1433 ist eine Seyfert-Galaxie, die sich üblicherweise relativ nahe an der Erde befinden und in deren Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch in hohem Maße Materie verschlingt. Die Helligkeit und das Fehlen von Staub auf dem MIRI-Bild von NGC 1433 könnten auf eine kürzlich erfolgte Kollision mit einer anderen Galaxie hindeuten.
NGC 1433 liegt über 46 Millionen Jahre von der Erde entfernt im Sternbild Horologium.
MIRI wurde von der ESA und der NASA beigesteuert, wobei das Instrument von einem Konsortium aus staatlich finanzierten europäischen Instituten (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit der University of Arizonaund dem JPL entwickelt und gebaut wurde.
NGC 7496 (MIRI Image)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): NGC 7496
- Objektbeschreibung: Spiralgalaxie
- Rektaszension: 23:09:47.29
- Deklination: -43:25:40.58
- Sternbild: Grus
- Entfernung: 24 Millionen Lichtjahre
- Daten
- Instrument: MIRI
- Filter: F770W, F1000W, F1130W, F2100W
- Bild
- Farbinformation Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem MIRI-Instrument aufgenommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um einen breiten Wellenlängen-bereich zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem mono-chromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Blau: F770W, Grün: F1000W+F1130W, Rot: F2100W
Über das Bild: Mit der hohen Auflösung von NASA‘s James-Webb-Weltraumteleskops erhalten Wissenschaftler einen ersten Blick darauf, wie die Entstehung junger Sterne die Entwicklung naher Galaxien beeinflußt. Die Spiralarme von NGC 7496, eine von insgesamt 19 Galaxien, die von der PHANGS-Kollaboration (Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies) untersucht werden sollen, sind auf diesem Bild von Webbs Mid-Infrared Instrument (MIRI) mit höhlenartigen Blasen und Schalen gefüllt, die sich gegenseitig überlagern. Diese Filamente und Hohlräume sind ein Beleg für junge Sterne, die Energie freisetzen und in einigen Fällen das Gas und den Staub des sie umgebenden interstellaren Mediums fortblasen.
Bis die hohe Auflösung von Webb im infraroten Wellenlängenbereich zur Verfügung stand, blieben Sterne im frühesten Stadium ihres Lebenszyklus in nahen Galaxien wie NGC 7496 von Gas und Staub verdeckt. Webb‘s spezielle Wellen-längenabdeckung erlaubt den Nachweis komplexer organischer Moleküle, der so genannten polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, die eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Sternen und Planeten spielen. Auf dem MIRI-Bild von Webb sind diese Moleküle vor allem in den stärkten Staubspuren der Spiralarme zu finden.
Bei ihrer Analyse der neuen Webb-Daten konnten die Wissenschaftler fast 60 neue, eingebettete Haufen-Kandidaten in NGC 7496 identifizieren. Diese neu identifizierten Haufen könnten zu den jüngsten Sternen in der gesamten Galaxie gehören.
Im Zentrum von NGC 7496, einer Balkenspiralgalaxie, findet sich ein aktiver galaktischer Kern (AGN). AGN ist eine andere Bezeichnung für ein aktives supermassereiches Schwarzes Loch, das Jets und Winde ausstößt. Dieses leuchtet im Zentrum des Webb-Bildes recht hell. Die extreme Empfindlichkeit von Webb erfaßt auch verschiedene Hintergrund-galaxien, die in einigen Fällen grün oder rot erscheinen.
NGC 7496 liegt über 24 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Grus.
MIRI wurde von der ESA und der NASA beigesteuert, wobei das Instrument von einem Konsortium aus staatlich finanzierten europäischen Instituten (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit der University of Arizona und dem JPL entwickelt und gebaut wurde.
NGC 1365 (MIRI Image)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): NGC 1365, Die Große Balkenspiralgalaxie
- Objektbeschreibung: Balkenspiralgalaxie
- Rektaszension: 03:33:34.76
- Deklination: -36:08:35.33
- Sternbild: Fornax
- Entfernung: 56 Millionen Lichtjahre
- Daten
- Instrument: MIRI
- Filter: F770W, F1000W, F1130W, F2100W
- Bild
- Farbinformation Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem MIRI-Instrument aufgenommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um einen breiten Wellenlängen-bereich zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem mono-chromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Blau: F770W, Grün: F1000W+F1130W, Rot: F2100W
Über das Bild: Mit der hohen Auflösung von NASA‘s James-Webb-Weltraumteleskops erhalten Wissenschaftler einen ersten Blick darauf, wie die Entstehung junger Sterne die Entwicklung naher Galaxien beeinflußt NGC 1365, hier beobachtet von Webb‘s Mid-Infrared Instrument (MIRI), ist eine von insgesamt 19 Galaxien, die von der PHANGS-Kollaboration (Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies) untersucht werden.
In den MIRI-Beobachtungen von NGC 1365 haben Staub- und Gasklumpen im interstellaren Medium das Licht der sich bildenden Sterne absorbiert und im Infraroten wieder abgestrahlt, wodurch ein kompliziertes Netzwerk aus höhlenartigen Blasen und fadenförmigen Hüllen aufleuchtet, das von jungen Sternen geschaffen wurde, die ihre Energie in die Spiral-arme der Galaxie abgeben.
Die exquisite Auflösung von Webb zeigt auch mehrere extrem helle Sternhaufen in der Nähe des Kerns und neu beobachtete, kürzlich entstandene Haufen entlang der äußeren Ränder des Balkens, der die Spiralarme verbindet, die aufgrund des dicken Staubs in dieser Region nur mit Webb sichtbar sind.
Darüber hinaus geben die Webb-Bilder Aufschluß darüber, wie die Bahnen von Sternen und Gas variieren, je nachdem, wo sie entstehen, und wie dies zu der Population älterer Haufen außerhalb des inneren Sternentstehungsrings führt.
NGC 1365 ist eine Spiralgalaxie mit zwei Balken, die etwa 56 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Fornax liegt. Sie ist eine der größten Galaxien, die den Astronomen derzeit bekannt sind, und erstreckt sich über die doppelte Länge der Milchstraße.
MIRI wurde von der ESA und der NASA beigesteuert, wobei das Instrument von einem Konsortium aus staatlich finanzierten europäischen Instituten (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit der University of Arizona und dem JPL entwickelt und gebaut wurde.
NGC 1433 (MIRI Compass Image)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): NGC 1433, PGC 13586
- Objektbeschreibung: Balkenspiralgalaxie mit einer doppelten Ringstruktur
- Rektaszension: 03:42:00.82
- Deklination: -47:13:28.56
- Sternbild: Horologium
- Entfernung: 46 Millionen Lichtjahre
- Daten
- Instrument: MIRI
- Filter: F770W, F1000W, F1130W, F2100W
- Bild
- Farbinformation Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem MIRI-Instrument aufgenommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um einen breiten Wellenlängen-bereich zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem mono-chromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Blau: F770W, Grün: F1000W+F1130W, Rot: F2100W
Über das Bild: Dieses Bild der nahegelegenen Galaxie NGC 1433, aufgenommen mit Webb‘s Mid-Infrared Instrument (MIRI), zeigt Kompasspfeile, eine Skalenleiste und einen Farbschlüssel zur Orientierung.
Die Kompasspfeile nach Norden und Osten zeigen die Ausrichtung des Bildes am Himmel an. Beachten Sie, daß die Beziehung zwischen Norden und Osten am Himmel (von unten gesehen) im Vergleich zu den Richtungspfeilen auf einer Karte des Bodens (von oben gesehen) umgekehrt ist.
Rechts unten befindet sich ein Maßstabsbalken mit der Bezeichnung 7.000 Lichtjahre, 30 Bogensekunden. Die Länge des Maßstabsbalkens entspricht ungefähr einem Fünftel der Gesamtbreite des Bildes. Unter dem Bild befindet sich ein Farb-schlüssel, der anzeigt, welche MIRI-Filter zur Erstellung des Bildes verwendet wurden und welche Farbe des sichtbaren Lichts den einzelnen Filtern zugeordnet ist. Von links nach rechts sind die MIRI-Filter: F770W ist blau; F1000W und F1130W sind grün; F2100W ist rot.
NGC 7496 (MIRI Compass Image)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): NGC 7496
- Objektbeschreibung: Spiralgalaxie
- Rektaszension: 23:09:47.29
- Deklination: -43:25:40.58
- Sternbild: Grus
- Entfernung: 24 Millionen Lichtjahre
- Daten
- Instrument: MIRI
- Filter: F770W, F1000W, F1130W, F2100W
- Bild
- Farbinformation Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem MIRI-Instrument aufgenommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um einen breiten Wellenlängen-bereich zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem mono-chromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Blau: F770W, Grün: F1000W+F1130W, Rot: F2100W
Über das Bild: Dieses Bild der nahegelegenen Galaxie NGC 7496, aufgenommen mit Webb‘s Mid-Infrared Instrument (MIRI), zeigt Kompasspfeile, einen Maßstabsbalken und einen Farbschlüssel zur Orientierung.
Die Kompasspfeile nach Norden und Osten zeigen die Ausrichtung des Bildes am Himmel an. Beachten Sie, daß die Beziehung zwischen Norden und Osten am Himmel (von unten gesehen) im Vergleich zu den Richtungspfeilen auf einer Karte des Bodens (von oben gesehen) umgekehrt ist.
Rechts unten befindet sich ein Maßstabsbalken mit der Bezeichnung 3.500 Lichtjahre, 30 Bogensekunden. Die Länge des Maßstabsbalkens entspricht ungefähr einem Fünftel der Gesamtbreite des Bildes. Unter dem Bild befindet sich ein Farb-schlüssel, der anzeigt, welche MIRI-Filter zur Erstellung des Bildes verwendet wurden und welche Farbe des sichtbaren Lichts den einzelnen Filtern zugeordnet ist. Von links nach rechts sind die MIRI-Filter: F770W ist blau; F1000W und F1130W sind grün; F2100W ist rot.
NGC 1365 (MIRI Compass Image)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): NGC 1365, Die Große Balkenspiralgalaxie
- Objektbeschreibung: Balkenspiralgalaxie
- Rektaszension: 03:33:34.76
- Deklination: -36:08:35.33
- Sternbild: Fornax
- Entfernung: 56 Millionen Lichtjahre
- Daten
- Instrument: MIRI
- Filter: F770W, F1000W, F1130W, F2100W
- Bild
- Farbinformation Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem MIRI-Instrument aufgenommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um einen breiten Wellenlängen-bereich zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem mono-chromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Blau: F770W, Grün: F1000W+F1130W, Rot: F2100W
Über das Bild: Dieses Bild der nahegelegenen Galaxie NGC 1365, aufgenommen mit Webb‘s Mid-Infrared Instrument (MIRI), zeigt Kompasspfeile, einen Maßstabsbalken und einen Farbschlüssel zur Orientierung.
Die Kompasspfeile nach Norden und Osten zeigen die Ausrichtung des Bildes am Himmel an. Beachten Sie, daß die Beziehung zwischen Norden und Osten am Himmel (von unten gesehen) im Vergleich zu den Richtungspfeilen auf einer Karte des Bodens (von oben gesehen) umgekehrt ist.
Rechts unten befindet sich ein Maßstabsbalken mit der Bezeichnung 8.000 Lichtjahre, 30 Bogensekunden. Die Länge des Maßstabsbalkens entspricht ungefähr einem Fünftel der Gesamtbreite des Bildes. Unter dem Bild befindet sich ein Farb-schlüssel, der anzeigt, welche MIRI-Filter zur Erstellung des Bildes verwendet wurden und welche Farbe des sichtbaren Lichts den einzelnen Filtern zugeordnet ist. Von links nach rechts sind die MIRI-Filter: F770W ist blau; F1000W und F1130W sind grün; F2100W ist rot.
