Beeindruckende Webb-Aufnahmen zeigen Gasnetzwerk in Galaxien

Das James Webb Teleskop hat in das Zentrum von nahegelegenen Galaxien geblickt und nie zuvor gesehene Strukturen offenbart. Dafür haben über 100 internationale Wissenschaftler*innen der Gruppe "Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies" (PHANGS) Webb-Daten analysiert. Ziel der Forschung ist es, mehr über die Entstehung von Galaxien herauszufinden. 

Insgesamt untersucht die Gruppe 19 sogenannte "Face-on"-Galaxien. Sie können von der Milchstraße aus von oben oder von unten gesehen werden. 

Bemerkenswerte Details

Webb konnte bereits auf 5 dieser Galaxien seine Instrumente ausrichten: M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365 und NGC 1433. Dabei zeigen sich die Galaxien klarer als je zuvor, sagt Erik Rosolowsky von der Universität Alberta in Kanada in einem Statement. "Wir sehen direkt, wie die Energie aus der Entstehung junger Sterne das Gas um sie herum beeinflusst. Das ist einfach bemerkenswert."

Dafür wurden Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument) und NIRCam (Nahinfrarot) verwendet. Die Aufnahmen zeigen leuchtende Staubhöhlen und riesige Gasblasen an den Rändern der Spiralarme der Galaxien. Die Blasen entstehen, wenn neugeborene Sterne Energie abgeben und erscheinen auf den Aufnahmen rot.

Struktur der Galaxien

"Bereiche, die auf Hubble-Bildern vollkommen dunkel sind, leuchten auf den neuen Infrarotbildern außerordentlich detailliert. So können wir untersuchen, wie der Staub im interstellaren Medium das Licht von Sternen absorbiert, die sich gerade bilden", erklärt Karin Sandstrom von der University of California. Bisher konnten die PHANGS-Forscher*innen nur auf Fotos zurückgreifen die im optischen, röntgen oder ultravioletten Wellenlängenbereich liegen. Damit konnten sie nicht durch die Staubschicht blicken. 

Auf den Infrarot-Bildern zeigen sich Balkenstrukturen, über die Gas in die Zentren der Galaxien geleitet wird. Das heize die Sternenentstehung an, so die Forscher*innen. Zwischen den Spiralarmen sind feine Ausläufer aus kaltem Gas zu sehen. Auch dort bilden sich Sterne. Nun soll untersucht werden, wo und wie das einströmende Gas in Sterne umgewandelt wird.

Feinheiten in den Daten sollen Aufschluss über die Entstehung von Galaxien geben. So entdecken Webbs Instrumente  sogenannte polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. Diese sind ein wichtiger Baustein bei der Entstehung von Sternen und Planeten.

Unerklärliche Sternenhaufen

Die ersten Ergebnisse der Forschung haben gezeigt, dass die Sternenentstehungsrate in den Spiralarmen höher ist als in anderen Regionen. Erstmals konnten die Forscher*innen aber auch junge Sterne in den Ausläufern, sogenannten Spurs, der Spiralarme entdecken. Allerdings zeigt sich, dass die Umwandlung von Gas in Sterne überall in den Galaxien gleich effizient ist. So könnten sich auch massereiche Sternenhaufen außerhalb der Spiralarme bilden. Das sei bisher heftig diskutiert worden, heißt es in einem Statement.

Auch werden Strukturen sichtbar, die bisher noch nicht erklärt werden können: sogenannte Nuclear Star Cluster (NSC). Das sind sehr dichte, hell leuchtende Sternenhaufen nahe dem Galaxiekern. Die Bilder zeigen sowohl ruhigere als auch hochaktive Regionen, wo neue Sterne entstehen.

Das PHANGS-Team wird auch zukünftige Daten aufbereiten und der Öffentlichkeit zugänglich machen. Die ersten 21 Studien wurden gesammelt in einer Sonderausgabe des Fachmagazins Astronomical Journal Letters veröffentlicht.