Das kalte Herz der Milchstraße

Umfangreiche Daten vom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ermöglichen es, das Leben von Sternen in der extremsten Region unserer Heimatgalaxie neben dem supermassereichen Schwarzen Loch in ihrem Zentrum zu untersuchen. „Es ist ein Ort der Extreme, für unsere Augen unsichtbar, aber jetzt in außergewöhnlicher Detailgenauigkeit sichtbar gemacht“, sagt Ashley Barnes, Astronom bei der Europäischen Südsternwarte in Deutschland, der zu dem Team gehört, das die neuen Daten erhoben hat. Die Beobachtungen liefern einen einzigartigen Einblick in das kalte Gas – den Rohstoff, aus dem Sterne entstehen – innerhalb der zentralen Molekülzone (engl. Central Molecular Zone, CMZ) der Galaxis. Es ist das erste Mal, dass das kalte Gas in dieser gesamten Region so detailliert untersucht wurde. Die Region, die auf dem neuen Bild zu sehen ist, erstreckt sich über mehr als 650 Lichtjahre. Sie beherbergt dichte Gas- und Staubwolken, die das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie umgeben.

erschiedene Moleküle im Zentrum der Milchstraße beobachtet von ALMA

Quelle: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / S. Longmore et al.

Das Gas, das ACES – kurz für ALMA CMZ Exploration Survey – speziell untersucht, ist kaltes molekulares Gas. Die Durchmusterung entschlüsselt die komplexe Chemie der CMZ und hat Dutzende verschiedener Moleküle entdeckt, von einfachen wie Siliziummonoxid bis hin zu komplexeren organischen wie Methanol, Aceton oder Ethanol.

Kaltes molekulares Gas strömt entlang von Filamenten, die Materieklumpen speisen, aus denen Sterne entstehen können. Für die Außenbereiche der Milchstraße ist bekannt, wie dieser Prozess abläuft, aber im zentralen Bereich sind solche Ereignisse viel extremer. „Die CMZ beherbergt einige der massereichsten Sterne unserer Heimatgalaxie, von denen viele ein kurzes Leben haben und früh sterben, ihr Leben in gewaltigen Supernova-Explosionen oder sogar Hypernovae beenden“, erklärt ACES-Leiter Steve Longmore, Professor für Astrophysik an der Liverpool John Moores University in Großbritannien. Mit ACES hoffen Forschende, besser zu verstehen, wie diese Phänomene die Entstehung von Sternen beeinflussen und ob die Theorien zur Sternentstehung auch in extremen Umgebungen gelten.

„Indem wir untersuchen, wie Sterne in der CMZ entstehen, können wir auch ein klareres Bild davon gewinnen, wie Galaxien gewachsen sind und sich entwickelt haben“, fügt Longmore hinzu. „Wir glauben, dass diese Region viele Gemeinsamkeiten mit Galaxien im frühen Universum hat, wo Sterne in chaotischen, extremen Umgebungen entstanden sind.“

Um diesen neuen Datensatz zu sammeln, nutzten die Astronom:innen ALMA, das von der ESO und ihren Partnern in der chilenischen Atacama-Wüste betrieben wird. Tatsächlich ist dies das erste Mal, dass ein so großes Gebiet mit dieser Anlage gescannt wurde, was dieses Bild zum größten ALMA-Bild aller Zeiten macht. Am Himmel gesehen ist das Mosaik – das durch das Zusammenfügen vieler einzelner Beobachtungen wie Puzzleteile entstanden ist – so groß wie drei nebeneinander liegende Vollmonde.

„Wir hatten bei der Planung der Untersuchung ein hohes Maß an Detailgenauigkeit erwartet, waren aber dennoch überrascht von der Komplexität und Vielfalt, die sich im endgültigen Mosaik zeigten“, ergänzt Katharina Immer, ALMA-Astronomin bei der ESO, die ebenfalls an dem Projekt beteiligt ist. 

„Das bevorstehende ALMA Wideband Sensitivity Upgrade wird uns zusammen mit dem Extremely Large Telescope der ESO bald ermöglichen, noch tiefer in diese Region vorzudringen – feinere Strukturen aufzulösen, komplexere chemische Vorgänge nachzuvollziehen und die Wechselwirkungen zwischen Sternen, Gas und Schwarzen Löchern mit beispielloser Klarheit zu erforschen“, schließt Barnes. „In vielerlei Hinsicht ist dies erst der Anfang.“ [ESO / dre]