Extreme Outer Galaxy im nahen und mittleren Infrarotlicht. Helle blaue Sterne in dieser Sternentstehungsregion, bekannt als Digel-Wolke 2S, gesehen vom JWST (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Ressler (JPL))
Das James Webb Space Telescope (JWST) ist seit seinem Start am Weihnachtstag 2021 kein Unbekannter, wenn es darum geht, Dinge bis zum Äußersten zu treiben. Es beobachtet frühe Galaxien, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind und zu einer Zeit existierten, als das Universum nur einen Bruchteil seiner heutigen 13,8 Milliarden Jahre alt war.
Jetzt ist das leistungsstarke Weltraumteleskop in unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, an die Grenzen gestoßen. Ein Team von Astronomen hat das JWST auf die Außenbezirke der Milchstraße gerichtet und eine Region beobachtet, die Wissenschaftler als „Extreme Outer Galaxy“ bezeichnen.
Dieses Gebiet ist etwa 58.000 Lichtjahre vom Herzen der Milchstraße, dem „Galaktischen Zentrum“, entfernt. Zum Vergleich: Unser Sonnensystem befindet sich knapp auf halbem Weg zwischen dem galaktischen Zentrum und dem äußersten Rand der Milchstraße. Diese Entfernung beträgt gerade einmal 26.000 Lichtjahre. Wenn wir also bei diesen neuen Beobachtungen vom „äußersten Rand“ sprechen, dann ist das mehr als eine Übertreibung! Das Ergebnis dieser Untersuchung der galaktischen Hülle ist ein atemberaubendes Bild von Sternhaufen, die sich inmitten einer „Starburst“ und einer intensiven Periode der schnellen Sternentstehung befinden.
„In der Vergangenheit wussten wir über diese Sternentstehungsgebiete Bescheid, waren aber nicht in der Lage, ihre Eigenschaften zu erforschen“, sagte die Leiterin der Studie, Natsuko Izumi von der Universität Gifu und dem National Astronomical Observatory of Japan, in einer Erklärung. „Die JWST-Daten bauen auf dem auf, was wir im Laufe der Jahre bei früheren Beobachtungen mit verschiedenen Teleskopen und Observatorien gesammelt haben. Die Sternentstehungsgebiete der Milchstraße, die das Team mit der Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Mittelinfrarotinstrument (MIRI) des JWST beobachtet hat, sind von dichten und riesigen Gasansammlungen umgeben, die als Molekülwolken“ bezeichnet werden. Die beiden Molekülwolken, um die es hier geht, werden als Digel-Wolke 1 und Digel-Wolke 2 bezeichnet, die viele Lichtjahre lang sind und nun in noch nie dagewesenen Details abgebildet werden.
Eine vergrößerte Version des JWST-Bildes von Digel 2S. (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Ressler (JPL))
Unter den auf den Bildern sichtbaren Elementen dieser Haufen befinden sich extrem junge Protosterne. Dabei handelt es sich um Sternkörper, die noch nicht genug Material aus den vorgeburtlichen Kokons aus Gas und Staub gesammelt haben, um die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium in ihren Kernen auszulösen – der Prozess, der einen erwachsenen oder „Hauptreihenstern“ ausmacht.
Jeder Elternteil, der schon einmal Babynahrung in den Haaren hatte, wird bestätigen, dass alle Kleinkinder zu Wutanfällen neigen, und diese Protosterne sind nicht anders. Aber bei diesen Auswürfen handelt es sich nicht um Gerber-Erdbeer-Bananen-Püree (lecker und gut für die Haare), sondern um Strahlen und Ausströmungen von überhitztem Gas, das „Plasma“ genannt wird. Beweise für diese stellaren Wutanfälle sind auch auf dem neuen JWST-Bild zu sehen.
„Im Fall der Digel-Wolke 2 habe ich nicht erwartet, eine derart aktive Sternentstehung und spektakuläre Jets zu sehen“, fügte Izumi hinzu.
Digel-Wolke 2S aus der Sicht des JWST mit weißen Pfeilen, die die Richtung der Ausströmungen anzeigen (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, Michael Ressler (NASA-JPL))
Die Digelschen Wolken haben eine etwas andere Zusammensetzung als andere Regionen der Milchstraße. Sie enthalten keine Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium, was die Astronomen etwas verwirrend als „Metalle“ bezeichnen.
Dieser Mangel an Metallen macht die Digel-Wolken zu einem guten Proxy für die Untersuchung von Zwerggalaxien und für das Verständnis der früheren Geschichte der Milchstraße, bevor sterbende Sterne ihre Metallkonzentration erhöhten. Das Team suchte nach Aktivität in vier jungen Sternhaufen innerhalb der Digel-Wolken 1 und 2, die als 1A, 1B, 2N bzw. 2S bezeichnet werden.
In 2S beobachteten die Astronomen eine dichte und aktive Region junger Sterne, die lange Materialstrahlen von ihren Polen ausstoßen. Das Team war auch in der Lage, das Vorhandensein eines „Subclusters“ von Sternen in 2S zu erkennen.
„Aus der Untersuchung anderer nahe gelegener Sternentstehungsgebiete wissen wir, dass Sterne, wenn sie sich in ihrer frühen Lebensphase bilden, an ihren Polen Materialstrahlen ausstoßen“, sagte Mike Ressler vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, Mitglied des Studienteams und Leiter des Beobachtungsprogramms.
„Was mich an den JWST-Daten fasziniert und verblüfft hat, ist, dass aus diesem Sternhaufen mehrere Jets in alle möglichen Richtungen schießen. Es ist ein bisschen wie bei einem Feuerwerkskörper, wo man Dinge sieht, die in diese und jene Richtung schießen.“
Dies ist erst der Anfang der Untersuchungen des Teams zu den Digelschen Wolken und der extrem äußeren Galaxie mit dem JWST. Sie werden weiterhin bis an die Grenzen der Milchstraße vordringen, um Rätsel zu lösen, wie z. B. die relative Häufigkeit von Sternen verschiedener Massen in den Sternhaufen der Äußeren Extremgalaxie.
Dies könnte den Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie unterschiedliche Umgebungen die Entstehung verschiedener Sterntypen beeinflussen.
„Ich bin daran interessiert, weiter zu untersuchen, wie die Sternentstehung in diesen Regionen abläuft. Durch die Kombination von Daten aus verschiedenen Observatorien und Teleskopen können wir jede Phase des Entwicklungsprozesses untersuchen“, so Izumi abschließend. „Wir planen auch, zirkumstellare Scheiben in der extrem äußeren Galaxie zu untersuchen. Wir wissen immer noch nicht, warum ihre Lebenszeit kürzer ist als in den Sternentstehungsgebieten, die uns viel näher sind. Und natürlich würde ich gerne die Kinematik der Jets verstehen, die wir in Wolke 2S entdeckt haben.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden im Astronomical Journal veröffentlicht.
