Höhere Auflösung
ALMA lokalisiert in Rekordzeit frühe Sternen-Kreißsäle
Für die Astronomen sind diese weit entfernten, staubreichen Galaxien mit ihren sehr aktiven Sternentstehungsgebieten von zentraler Bedeutung, um zu verstehen, wie Galaxien entstehen und sich entwickeln. Allerdings sind die Sternen-Geburtenstationen in kosmischen Staub gehüllt und daher nur schwer mit Teleskopen im sichtbaren Licht zu beobachten. Deshalb muss man Observatorien wie ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array; Bilder 2 bis 4) nutzen, die Licht bei längeren Wellenlängen - und zwar von etwa einem Millimeter - registrieren, das durch diese Staubwolken dringen kann.
Präziser Blick auf 126 Sternen-Geburtenstationen
Die Durchmusterung dieser Objekte im Submillimeter-Bereich hatte bisher "stark mit mangelnder Detailschärfe zu kämpfen", sagte der an dem Projekt beteiligte Astronom Helmut Dannerbauer vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. Die bisher beste Karte dieser frühen Galaxien stammte vom vergleichsweise kleinen ESO-Teleskop Atacama Pathfinder Experiment (APEX), das wie ALMA auf der mehr als 5.000 Meter hoch gelegenen Chajnantor-Hochebene in der chilenischen Atacama-Wüste steht. Es erfasste ein Gebiet von etwa der Größe des Vollmondes am Himmel und zeigte 126 solcher Galaxien - allerdings nur als verschwommener Fleck, der auch zu mehreren Galaxien gehören könnte.
Obwohl bei der Beobachtung erst rund ein Viertel der insgesamt 66 geplanten ALMA-Antennen verfügbar war, hatte das neue Teleskop im Vergleich zu APEX eine dreimal höhere Empfindlichkeit. ALMA benötigte lediglich zwei Minuten, um eine Galaxie innerhalb eines winzigen Gebiets genau zu lokalisieren, das 200-mal kleiner als die großen Flecken der APEX-Messungen ist. Innerhalb weniger Stunden wurde die Gesamtzahl solcher Beobachtungen, die jemals gemacht wurden, verdoppelt.
ALMA hat um Faktor zehn bessere Auflösung
Die Astronomen konnten nicht nur eindeutig bestimmen, welche der Galaxien aktive Sternentstehungsregionen aufweisen. Sie stellten in mehr als der Hälfte der Fälle früherer Beobachtungen fest, dass sich hinter einem verschwommenen Fleck mehrere Galaxien mit Sternentstehungsgebieten verbargen. Das laut Dannerbauer um den Faktor zehn verbesserte Auflösungsvermögen von ALMA schon in der Aufbauphase ermöglichte es, diese Galaxien räumlich getrennt zu beobachten. "Im Endausbau wird ALMA eine so hohe Trennschärfe haben, dass man damit ein Objekt von der Größe eines Fußballtors auf dem Mond räumlich auflösen könnte", so Dannerbauer.
Die gering aufgelösten bisherigen Bilder führten auch zu Fehlinterpretationen: "Bisher sind wir davon ausgegangen, dass die hellsten dieser Galaxien tausendmal höhere Sternentstehungsraten aufweisen als unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße", erklärte Alexander Karim von der Durham University (Großbritannien). Dann hätte aber die Möglichkeit bestanden, dass sie sich dabei selbst zerstören. Die Bilder von ALMA hätten dagegen "mehrere kleinere Galaxien mit vernünftigeren Sternentstehungsraten sichtbar gemacht", so der Wissenschaftler.
Die Ergebnisse bilden den ersten statistisch verlässlichen Katalog von staubigen Galaxien mit Sternentstehung im frühen Universum. Er soll nun als Grundlage für weitere Untersuchungen von Eigenschaften dieser Galaxien bei anderen Wellenlängen dienen.
Bild eins zeigt ein Dutzend Nahaufnahmen einer Auswahl der beschriebenen Galaxien. Die ALMA-Aufnahmen im Submillimeterbereich (rot und orange dargestellt) wurden über eine Infrarotaufnahme (in blau dargestellt) des Weltraumteleskops "Spitzer" gelegt.
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