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Radiogalaxie: ALMA richtet seine Augen auf Centaurus A

Eine neue Aufnahme der markanten Galaxie Centaurus A demonstriert die Fähigkeiten des im Aufbau befindlichen Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA): Mit diesem neuen Observatorium können Astronomen mit noch nie dagewesener Qualität durch die im sichtbaren Licht undurchdringlichen Staubbänder der Galaxie blicken. ALMA, bereits jetzt die leistungsfähigste Anlage ihrer Art, befindet sich in der sogenannten Early Science-Phase. Astronomen können jetzt Beobachtungsanträge für die nächste Runde einreichen, zu der die Anlage noch weiter gewachsen sein und noch mehr Möglichkeiten bieten wird.

Centaurus A [1] ist eine massereiche, elliptische Galaxie. Sie gehört zu den sogenannten Radiogalaxien, die besonders starke Radiostrahlung aussenden. Da Centaurus A uns im Vergleich zu anderen Galaxien recht nah ist [2], hat sie von allen Radiogalaxien die größte scheinbare Helligkeit im sichtbaren Licht. Entsprechend wurde sie bereits mit einer Vielzahl von Teleskopen beobachtet. Im hellen Zentrum der Galaxie verbirgt sich ein supermassereiches Schwarzes Loch von rund 100 Millionen Sonnenmassen.

Die Radiogalaxie Centaurus A aus der Sicht von ALMA Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); ESO/Y. Beletsky

Die Radiogalaxie Centaurus A aus der Sicht von ALMA Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); ESO/Y. Beletsky

Im sichtbaren Licht bietet Centaurus A aufgrund des markanten dunklen Bandes, das ihr Zentrum verdeckt, einen unverwechselbaren Anblick. Das Band besteht hauptsächlich aus Staub, enthält aber auch große Mengen an Gas und jungen Sternen. In Kombination mit der starken Radiostrahlung ist dies ein sicheres Anzeichen dafür, dass Centaurus A das Resultat der Verschmelzung zweier Galaxien sein dürfte. Das Staubband ist vermutlich der letzte Überrest einer kleineren Spiralgalaxie, die mit einer riesigen elliptischen Galaxie kollidiert ist.

Im sichtbaren Licht ist der Staub nahezu undurchsichtig. Um hindurch zu blicken, müssen die Astronomen in andere Spektralbereiche ausweichen. Die hier vorgestellte neue Aufnahme von Centaurus A kombiniert Daten, die mit ALMA bei einer Wellenlänge von rund einem Millimeter gewonnen wurden, mit Bildern im nahinfraroten Licht. Das Ergebnis ist ein so gut wie ungestörter Blick durch die Staubbänder auf das helle Zentrum der Galaxie.

Die neuen ALMA-Daten, die hier grün, gelb und orange dargestellt sind, zeigen, wo in der Galaxie sich Gaswolken befinden und wie sie sich bewegen. Es handelt sich um die empfindlichsten und detailreichsten derartigen Beobachtungen, die je gemacht wurden. Dabei war ALMA auf eine Wellenlänge von 1,3 Millimetern eingestellt, bei der man die charakteristische Strahlung von Kohlenstoffmonoxidmolekülen auffangen kann. Bewegungen der Gaswolken führen aufgrund des Dopplereffektes zu leichten Wellenlängenänderungen des ausgesandten Lichts [3], die im Bild durch die verschiedenen Farben dargestellt sind: Während grüne Farbtöne die Anwesenheit von Gas anzeigen, das sich auf uns zu bewegt, entsprechen mehr ins Orangene gehende Strukturen Gas, das sich von uns wegbewegt. Deutlich ist zu sehen, dass das Gas links der Bildmitte auf uns zu kommt, während sich das Gas rechts der Bildmitte von uns entfernt. Genau solch eine Verteilung ist bei Gasmassen zu erwarten, die um das Zentrum der Galaxie kreisen.

Den ALMA-Daten unterlegt ist eine Aufnahme im Nahinfrarotlicht, die mit dem SOFI-Instrument am New Technology Telescope (NTT) der ESO entstanden ist. Die Bilddaten wurden mit einer innovativen Technik bearbeitet, die die abschirmende Wirkung des Staubs weitgehend eliminiert. So wird ein Ring aus Sternen und Sternhaufen erkennbar, die in goldenen Farben leuchten: die verstreuten Überreste der Spiralgalaxie, die durch die Schwerkraft der großen elliptischen Galaxie völlig zerrissen wurde.

Betrachtet man die Lage des Sternrings aus den NTT-Infrarotbeobachtungen relativ zur Anordnung der Gasmassen, wie sie ALMA bei Millimeterwellenlängen dokumentiert hat, zeigt sich, wie Beobachtungen mit anderen Teleskopen ALMA-Daten sinnvoll ergänzen können – im Zusammenspiel werden verschiedene Aspekte ähnlicher Strukturen in der Galaxie deutlich.
Der Aufbau von ALMA auf der Chajnantor-Hochebene im Norden Chiles wird 2013 abgeschlossen sein. Dann werden alle 66 Präzisionsantennen des Observatoriums in Betrieb gegangen sein; derzeit ist immerhin bereits die Hälfte der Antennen installiert. Die ersten wissenschaftlichen Beobachtungen mit einem Teil der Anlage haben 2011 begonnen und konnten bereits erstklassige Ergebnisse liefern. Die ALMA-Beobachtungen von Centaurus A, die jetzt veröffentlicht wurden, sind während der Testphase des Teleskops entstanden.

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Von europäischer Seite aus wird ALMA über die Europäische Südsternwarte (ESO) finanziert, in Nordamerika von der National Science Foundation (NSF) der USA in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC) und dem taiwanesischen National Science Council (NSC), und in Ostasien von den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan. 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 für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Endnoten

[1] Die Bezeichnung Centaurus A besagt, dass es sich bei der Galaxie um die erste Radioquelle handelt, die man im Sternbild Zentaur entdeckt hat, in diesem Falle bereits in den 1950er Jahren. Die Galaxie selbst, die außerdem noch die Katalognummer NGC 5128 trägt, wurde am 4. August 1826 von dem britischen Astronomen James Dunlop entdeckt.

[2] Centaurus A befindet sich etwa 12 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Centaurus (der Zentaur).

[3] Der Dopplereffekt bewirkt, dass sich die Wellenlänge einer Welle für einen Beobachter, der sich relativ zur aussendenden Quelle bewegt, ändert. Moleküle in kosmischen Gaswolken senden bei bestimmten, genau definierbaren Wellenlängen deutlich mehr Licht aus als in anderen Wellenlängenbereichen. Die Bewegungen dieser Gaswolken führen zu leichten Verschiebungen dieser charakteristischen Wellenlängen.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie

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