Webb-Teleskop enthüllt mysteriöse Geheimnisse über „Ziegel“

UF-Astronom Adam Ginsburg witzelt James Webb-Weltraumteleskop Um das Geheimnis der Galaxie zu erforschen.

In einer aktuellen Studie unter der Leitung von… Universität von Florida Der Astronom Adam Ginsberg sagte, die bahnbrechenden Erkenntnisse werfen Licht auf eine mysteriöse dunkle Region im Zentrum der Galaxie Milchstraße. Die turbulente Gaswolke, die wegen ihrer Undurchsichtigkeit auch „Ziegelstein“ genannt wird, sorgt seit Jahren in der wissenschaftlichen Gemeinschaft für lebhafte Debatten.

Um seine Geheimnisse zu lüften, wandten sich Ginsburg und sein Forschungsteam, darunter die Doktoranden Desmond Jeff, Savannah Gramsey und Alyssa Polatek von der University of Florida, an das James Webb Space Telescope (JWST). Implikationen ihrer Beobachtungen, veröffentlicht in Die Astrophysikalisches Journal,riesig. Die Ergebnisse offenbaren nicht nur ein Paradoxon im Zentrum unserer Galaxie, sondern weisen auch auf die dringende Notwendigkeit hin, etablierte Theorien zur Sternentstehung neu zu bewerten.

Ziegelstein-Puzzle

Die Brick Zone ist dank ihrer unerwartet niedrigen Sternentstehungsrate eine der interessantesten und am besten untersuchten Regionen unserer Galaxien. Seit Jahrzehnten widersetzt sie sich den Erwartungen der Wissenschaftler: Als mit dichtem Gas gefüllte Wolke sollte sie bereit sein, neue Sterne hervorzubringen. Es zeigt jedoch eine unerwartet niedrige Sternentstehungsrate.

Mithilfe der fortschrittlichen Infrarotfähigkeiten des James-Webb-Weltraumteleskops untersuchte das Forscherteam die Ziegel und entdeckte dort ein erhebliches Vorkommen von gefrorenem Kohlenmonoxid (CO). Es enthält viel mehr Kohlendioxideis als bisher erwartet, was tiefgreifende Auswirkungen auf unser Verständnis von Sternentstehungsprozessen hat.

Laut Ginsburg wusste niemand, wie viel Eis sich im Zentrum der Galaxie befand. „Unsere Beobachtungen zeigen überzeugend, dass Eis dort so weit verbreitet ist, dass jede zukünftige Beobachtung dies berücksichtigen muss“, sagte er.

Sterne erscheinen typischerweise, wenn Gase kalt sind, und das große Vorhandensein von Kohlendioxideis sollte auf eine florierende Region für die Sternentstehung in den Ziegeln hinweisen. Doch trotz dieser Fülle an Kohlendioxid stellten Ginsburg und das Forschungsteam fest, dass die Struktur die Erwartungen übertrifft. Das Gas im Ziegelstein ist wärmer als ähnliche Wolken.

Das Zentrum der Galaxie ist voller Sterne: Auf diesem Bild sind mehr als eine halbe Million zu sehen. Mithilfe spezieller Filter des James-Webb-Weltraumteleskops und ein wenig Photoshop konnte das Team die Sterne entfernen und nur den filamentösen Nebel aus heißem Gas freilegen, der die innere Galaxie durchdringt. (Siehe Bild unten mit entfernten Sternen.) Bildnachweis: Adam Ginsburg

Bild eines filamentösen Nebels aus heißem Gas, der die innere Galaxie durchdringt. In den hellen Bereichen ist der Wasserstoff ein heißes Plasma, das aus der Energie massereicher Sterne glüht. Der Ziegelstein ist der dunkle Bereich, in dem das leuchtende Plasma blockiert ist. Entlang der Ziegelkante ist das Leuchten blauer: Dieses blaue Erscheinungsbild wird dadurch verursacht, dass Kohlendioxideis rotes Licht blockiert und nur blaues Licht durchlässt. Bildnachweis: Adam Ginsburg

Infragestellung etablierter Theorien

Diese Beobachtungen stellen unser Verständnis des Kohlendioxidreichtums im Zentrum unserer Galaxie und des dort kritischen Gas-Staub-Verhältnisses in Frage. Den Ergebnissen zufolge scheinen beide Maßnahmen niedriger zu sein als bisher angenommen.

„Mit dem James Webb-Weltraumteleskop eröffnen wir neue Wege zur Messung von Molekülen in der festen (Eis-)Phase, während wir uns bisher auf die Betrachtung von Gas beschränkten“, sagte Ginsberg. „Dieser neue Blick gibt uns einen umfassenderen Überblick darüber, wo sich Moleküle befinden und wie sie transportiert werden.“

Traditionell beschränkte sich die CO2-Überwachung auf die Gasemissionen. Um die Verteilung des Kohlendioxideises innerhalb dieser riesigen Wolke zu erkennen, benötigten die Forscher eine intensive Hintergrundbeleuchtung von Sternen und heißem Gas. Ihre Erkenntnisse gehen über die Grenzen bisheriger Messungen hinaus, die auf etwa hundert Sterne beschränkt waren. Die neuen Ergebnisse umfassen mehr als zehntausend Sterne und liefern wertvolle Einblicke in die Natur des interstellaren Eises.

Adam Ginsburg, Ph.D. Bildnachweis: Adam Ginsburg

Da die Moleküle in unserem heutigen Sonnensystem einst aus Eis auf winzigen Staubkörnern bestanden, die sich zu Planeten und Kometen vereinigten, stellt diese Entdeckung auch einen Fortschritt beim Verständnis der Ursprünge der Moleküle dar, aus denen unser kosmischer Ozean besteht.

Dies sind nur die vorläufigen Ergebnisse des Teams aus einem kleinen Teil der Beobachtungen des James Webb-Weltraumteleskops an dem Ziegelstein. Mit Blick auf die Zukunft hat Ginsberg eine umfassendere Untersuchung des Himmelseises im Visier.

„Wir kennen zum Beispiel nicht die relativen Mengen von Kohlendioxid, Wasser, Kohlendioxid und komplexen Molekülen“, sagte Ginsberg. „Mithilfe der Spektroskopie können wir das messen und eine Vorstellung davon bekommen, wie sich die Chemie in diesen Wolken im Laufe der Zeit entwickelt.“

Fortschritte in der kosmischen Erforschung

Mit der Einführung des James Webb-Weltraumteleskops und seiner fortschrittlichen Filter haben Ginsburg und seine Kollegen die bisher vielversprechendste Gelegenheit, unsere kosmische Erforschung auszuweiten.

In einer aktuellen Studie des Astronomen Adam Ginsberg von der University of Florida werfen bahnbrechende Ergebnisse Licht auf eine mysteriöse dunkle Region im Zentrum der Milchstraße. Die turbulente Gaswolke, die wegen ihrer Undurchsichtigkeit auch „Ziegelstein“ genannt wird, sorgt seit Jahren in der wissenschaftlichen Gemeinschaft für lebhafte Debatten.

Um seine Geheimnisse zu lüften, wandten sich Ginsburg und sein Forschungsteam, darunter die Doktoranden Desmond Jeff, Savannah Gramsey und Alyssa Polatek von der University of Florida, an das James Webb Space Telescope (JWST). Implikationen ihrer Beobachtungen, veröffentlicht in Astrophysikalisches Journal,riesig. Die Ergebnisse offenbaren nicht nur ein Paradoxon im Zentrum unserer Galaxie, sondern weisen auch auf die dringende Notwendigkeit hin, etablierte Theorien zur Sternentstehung neu zu bewerten.

Die Brick Zone ist dank ihrer unerwartet niedrigen Sternentstehungsrate eine der interessantesten und am besten untersuchten Regionen unserer Galaxien. Seit Jahrzehnten widersetzt sie sich den Erwartungen der Wissenschaftler: Als mit dichtem Gas gefüllte Wolke sollte sie bereit sein, neue Sterne hervorzubringen. Es zeigt jedoch eine unerwartet niedrige Sternentstehungsrate.

Mithilfe der fortschrittlichen Infrarotfähigkeiten des James-Webb-Weltraumteleskops untersuchte das Forscherteam die Ziegel und entdeckte dort ein erhebliches Vorkommen von gefrorenem Kohlenmonoxid (CO). Es enthält viel mehr Kohlendioxideis als bisher erwartet, was tiefgreifende Auswirkungen auf unser Verständnis von Sternentstehungsprozessen hat.

Laut Ginsburg wusste niemand, wie viel Eis sich im Zentrum der Galaxie befand. „Unsere Beobachtungen zeigen überzeugend, dass Eis dort so weit verbreitet ist, dass jede zukünftige Beobachtung dies berücksichtigen muss“, sagte er.

Sterne erscheinen typischerweise, wenn Gase kalt sind, und das große Vorhandensein von Kohlendioxideis sollte auf eine florierende Region für die Sternentstehung in den Ziegeln hinweisen. Doch trotz dieser Fülle an Kohlendioxid stellten Ginsburg und das Forschungsteam fest, dass die Struktur die Erwartungen übertrifft. Das Gas im Ziegelstein ist wärmer als ähnliche Wolken.

Diese Beobachtungen stellen unser Verständnis des Kohlendioxidreichtums im Zentrum unserer Galaxie und des dort kritischen Gas-Staub-Verhältnisses in Frage. Den Ergebnissen zufolge scheinen beide Maßnahmen niedriger zu sein als bisher angenommen.

„Mit dem James Webb-Weltraumteleskop eröffnen wir neue Wege zur Messung von Molekülen in der festen (Eis-)Phase, während wir uns bisher auf die Betrachtung des Gases beschränkten“, sagte Ginsberg. „Dieser neue Blick gibt uns einen umfassenderen Überblick darüber, wo sich Moleküle befinden und wie sie transportiert werden.“

Traditionell beschränkte sich die CO2-Überwachung auf die Gasemissionen. Um die Verteilung des Kohlendioxideises innerhalb dieser riesigen Wolke zu erkennen, benötigten die Forscher eine intensive Hintergrundbeleuchtung von Sternen und heißem Gas. Ihre Erkenntnisse gehen über die Grenzen bisheriger Messungen hinaus, die auf etwa hundert Sterne beschränkt waren. Die neuen Ergebnisse umfassen mehr als zehntausend Sterne und liefern wertvolle Einblicke in die Natur des interstellaren Eises.

Da die Moleküle in unserem heutigen Sonnensystem einst aus Eis auf winzigen Staubkörnern bestanden, die sich zu Planeten und Kometen vereinigten, stellt diese Entdeckung auch einen Fortschritt beim Verständnis der Ursprünge der Moleküle dar, aus denen unser kosmischer Ozean besteht.

Dies sind nur die vorläufigen Ergebnisse des Teams aus einem kleinen Teil der Beobachtungen des James Webb-Weltraumteleskops an dem Ziegelstein. Mit Blick auf die Zukunft hat Ginsberg eine umfassendere Untersuchung des Himmelseises im Visier.

„Wir kennen zum Beispiel nicht die relativen Mengen von Kohlendioxid, Wasser, Kohlendioxid und komplexen Molekülen“, sagte Ginsberg. „Mithilfe der Spektroskopie können wir das messen und eine Vorstellung davon bekommen, wie sich die Chemie in diesen Wolken im Laufe der Zeit entwickelt.“

Mit der Einführung des James Webb-Weltraumteleskops und seiner fortschrittlichen Filter haben Ginsburg und seine Kollegen die bisher vielversprechendste Gelegenheit, unsere kosmische Erforschung auszuweiten.

Referenz: „JWST enthüllt weit verbreitete Verteilung von Eis und Kohlendioxidgas in der galaktischen Zentrumswolke G0,253+0,016“ von Adam Ginsberg und Ashley T. Barnes und Kara D. Sheng Lu, EAC Mills und Daniel L. Walker, 4. Dezember 2023, Astrophysikalisches Journal.
doi: 10.3847/1538-4357/acfc34