APEX nimmt die Dunkelwolken im Stier ins Visier

Komposit von Barnard 211 und 213 aus APEX-Submillimeterdaten (dargestellt in orange) und einem Bild im sichtbaren Licht Quelle: Bild: ESO/APEX (MPIfR/ESO/OSO)/A. Hacar et al./Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin (idw)

Eine neue Aufnahme des Atacama Pathfinder Experiments (APEX) in Chile zeigt ein mehr als zehn Lichtjahre langes, gebogenes Filament aus kosmischem Staub. Darin verbergen sich zum einen neugeborene Sterne, zum anderen dichte Gaswolken, die kurz vor dem Kollaps stehen – dem Auftakt zur Bildung neuer Sterne. Die betreffende Region ist eines der nächstgelegenen Sternentstehungsgebiete. Die kosmischen Staubkörner darin sind so kalt, dass Beobachtungen wie diese hier mit der LABOCA-Kamera am APEX-Teleskop bei Wellenlängen von etwa einem Millimeter nötig sind, will man ihr schwaches Glimmen nachweisen.

Die Taurus-Molekülwolke liegt in einer Entfernung von etwa 450 Lichtjahren von der Erde im Sternbild Taurus (der Stier). Das hier vorgestellte Bild zeigt zwei Teile einer langen, filamentartigen Struktur in der Wolke, die auch unter den Bezeichnungen Barnard 211 und Barnard 213 bekannt sind. Diese Namen stammen aus einem fotografischen Atlas, in dem Edward Emerson Barnard Anfang des 20. Jahrhunderts Dunkelwolken in der Milchstraße erfasst hat. Den dazugehörigen Katalog veröffentlichte er unter dem Titel „On the dark markings of the sky“ - zu Deutsch „Über die dunklen Flecken am Himmel“. Die betreffenden Himmelsregionen erscheinen im sichtbaren Licht in der Tat als dunkle Gebiete, die weitestgehend frei von Sternen sind. Bereits Barnard erkannte, dass der Grund für diese Erscheinung Materie ist, die das Licht dahinterliegender Sterne absorbiert.

Heute wissen wir, dass Barnards dunkle Flecken am Himmel tatsächlich Wolken aus interstellarem Gas und Staub sind. Die Staubkörner – winzige Partikel, ähnlich sehr feinem Ruß oder Sand – absorbieren sichtbares Licht und versperren uns so den Blick auf die reichen Sternfelder hinter den Wolken. Die Taurus–Molekülwolke erscheint im sichtbaren Licht besonders dunkel, da sie keine massereichen Sterne hervorbringen kann; solche Sterne bringen die Nebel in anderen Sternentstehungsgebieten, zum Beispiel im bekannten Orionnebel, zum Leuchten. Die Staubkörner selbst geben eine schwache Wärmestrahlung ab. Da sie jedoch mit Temperaturen von etwa -260 °C sehr kalt sind, kann diese Strahlung nur bei viel größeren Wellenlängen als denen des sichtbaren Lichtes nachgewiesen werden, im sogenannten Millimeter-Bereich.

Die Gas- und Staubwolken sind jedoch nicht nur ein Hindernis für die Beobachtung dahinter liegender Sterne. Sie sind auch die Geburtsstätten neuer Sterne: Fallen solche Wolken unter ihrer eigenen Schwerkraft in sich zusammen, teilen sie sich dabei typischer Weise in kleinere Fragmente. In diesen Fragmenten wiederum können sich so genannte dichte Kerne ausbilden, in denen das Wasserstoffgas dicht und heiß genug wird, um Fusionsreaktionen zu zünden: ein neuer Stern ist entstanden. Der neugeborene Stern ist dabei zunächst noch von einem Kokon aus dichtem Staub umgeben, der Beobachtungen im sichtbaren Licht verhindert. Aus diesem Grund sind Beobachtungen bei längeren Wellenlängen, wie zum Beispiel im Millimeter-Bereich, unverzichtbar, um die ersten Stadien der Sternbildung zu verstehen.

Der obere rechte Teil des hier gezeigten Filaments wird als Barnard 211 bezeichnet, der untere linke Teil als Barnard 213. Die Millimeterwellenlängendaten der LABOCA-Kamera am APEX-Teleskop, die die Wärmestrahlung der kosmischen Staubkörner zeigen, sind in diesem Falschfarbenbild orange dargestellt und einem Bild im sichtbaren Licht überlagert, das den Sternreichtum der Himmelsregion zeigt. Der helle Stern oberhalb des Filaments ist φ Tauri, und der nur teilweise am linken Bildrand sichtbare Stern trägt die Bezeichnung HD 27482. Beide Sterne liegen näher an der Erde als das Filament und stehen in keiner physischen Verbindung zu ihm.

Beobachtungen zeigen, dass sich Barnard 213 bereits in Fragmente geteilt und so genannte "dense cores" oder dichte Kerne ausgebildet hat. Die hell leuchtenden Staubknoten zeigen an, dass sich sogar bereits Sterne gebildet haben. Barnard 211 dagegen befindet sich in einer früheren Phase der Entwicklung: Hier spielen sich gerade erst der Kollaps und die Unterteilung in Fragmente ab. Auch in dieser Wolke werden sich in Zukunft noch Sterne bilden. Diese Himmelsregion ist daher ideal geeignet, um die entscheidende Rolle zu untersuchen, die Barnards „dunkle Flecken am Himmel“ im Lebenslauf der Sterne spielen.

Die hier vorgestellten Beobachtungen wurden von Alvaro Hacar vom Observatorio Astronómico Nacional-IGN in Madrid (Spanien) und weiteren Teammitgliedern durchgeführt. Die LABOCA-Kamera arbeitet am 12 Meter-APEX-Submillimeterteleskop, das sich 5000 m über dem Meeresspiegel auf der Chajnantor-Hochebene in den chilenischen Anden befindet. APEX ist der Prototyp für ein Submillimeter-Teleskop der nächsten Generation, das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), das ebenfalls auf der Chajnantor-Hochebene errichtet wird.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie (idw)