Max-Planck-Institut für Astronomie - Jahresbericht 2007

8 I. Allgemeines
te rungs teleskope – das sind Teleskope möglichst gro ßer
Öff nung, um möglichst viele Photonen der schwächsten
Licht quellen zu sammeln, und interferometrische Tech niken,
um die höchstmögliche räumliche Auflösung zu erreichen.
Für umfassende Studien der Galaxienentwick lung
sind Beobachtungen in allen Spektralbereichen, vom Radio-
bis hin zum Röntgenbereich, erforderlich.
Das MPIA war ein bedeutender Partner bei mehreren
Durchmusterungen, die einen Durchbruch versprechen
oder dies bereits geleistet haben: der Sloan Di gital
Sky Survey (SDSS) zur Untersuchung des Milchstra
ßensystems und der Lokalen Gruppe, sowie dessen
Nach fol geprojekt PansTa r r s 1 ab dem Jahre 2008,
ergänzt durch die im Berichtsjahr in Betrieb genommenen
LBC-Ka meras am LBT; das 2.2-m-Teleskop
auf La Silla machte die Durchmusterug co m b o -17 zur
Entwicklung von Galaxien möglich; die Instrumente ir a c
und miPs am Weltraumteleskop sP i T z e r; und (ab dem
Start im Jahr 2009) das Instrument Pa c s der he r s c h e L-
Mission für Untersuchungen zur Sternentstehung und
des Interstellaren Mediums, ergänzt durch das VLA, das
Interferometer auf dem Plateau de Bure, aP e x und bald
auch aL m a im Radio- und Submillimeterwellen-Bereich.
Die Abteilung »Galaxien und Kosmologie« betreibt
wahr lich Astrophysik bei multiplen Wellenlängen.
Entstehung von Sternen und Planeten
Die Entstehung von Sternen ist ein fundamentaler Prozess
im Universum. Sie bestimmt die Struktur und die
chemische Zusammensetzung ganzer Galaxien. Die
Entstehung einzelner Sterne lässt sich am besten in den
nahen Molekülwolken unserer Galaxis studieren. Die
Untersuchung der Sternentstehung in anderen Ga la xien
zeigt uns den Ablauf dieses Prozesses unter Be din gungen,
die von denen in unserer Galaxis sehr ver schie den
sein können. Unsere Untersuchungen in den Ma gel lanschen
Wolken zeigen, wie die Häufigkeiten der schweren
Elemente (der sogenannten »Metalle«) den Stern entste
hungs prozess beeinflussen – dieser Faktor spielte bei
der Sternentstehung im frühen Universum gewiss eine
be deutende Rolle.
Sterne entstehen in den dichten und kalten Kernen
von Molekülwolken, die gravitationsinstabil werden
und im Allgemeinen in Fragmente zerfallen, aus denen
Dop pel- und Mehrfachsysteme entstehen. In welcher
Wei se Magnetfelder und Turbulenzen das Einsetzen der
Stern entstehung beeinflussen, ist eine der zentralen of fenen
Fragen, die es zu beantworten gilt. Sie hängt direkt
mit der unterschiedlichen Form der anfänglichen (sub)
stellaren Massenfunktion in unterschiedlichen Um gebungen
zusammen. Dynamische Wechselwirkungen in
Mehrfachsystemen spielen möglicherweise eine entscheiden
de Rolle bei der Entstehung Brauner Zwerge. Die
Ent stehung massereicher Sterne geschieht in Sternhaufen
und führt zu komplexen Sternentstehungsgebieten. Die
schnel le Entwicklung massereicher Protosterne und die
damit verbundenen energiereichen Phänomene erschweren
die Identifikation der Entstehungswege massereicher
Sterne erheblich.
Die frühesten Phasen der Sternentstehung sind hinter
enormen Mengen von Staub und Gas verborgen und können
nur mittels empfindlicher Beobachtungen im fernen
Infrarot und im (Sub-)Millimeterwellenbereich untersucht
werden. In späteren Entwicklungsstadien leuchten
die Objekte im mittleren und nahen Infrarot, und schließlich
werden sie im optischen Spektralbereich sichtbar.
Deshalb überdecken unsere Beobachtungsprogramme
einen weiten Wellenlängenbereich, mit besonderem
Schwerpunkt im Infraroten und bei (Sub-)Millimeterwellen.
Die Entstehung von Planeten und Planetensystemen
ist ein natürliches Nebenprodukt der Entstehung massearmer
Sterne. Aufgrund der Drehimpulserhaltung
geschieht die Akkretion von Materie auf den zentralen
Protostern hauptsächlich aus einer zirkumstellaren
Scheibe. Scheiben um T-Tauri-Sterne sind die natürlichen
Geburtsstätten von Planetensystemen, ähnlich
dem Sonnensystem vor 4.5 Milliarden Jahren. Während
der aktiven Akkretionsphase werden bipolare molekulare
Ausflüsse und ionisierte Jets erzeugt, die ihrerseits
für die Entwicklung der Stern-Scheiben-Systeme eine
wichtige Rolle spielen. Wir beginnen gegenwärtig damit,
protoplanetare Scheiben als Labors zu nutzen, in
denen wir die Bildung unseres Sonnensystems und der
vielfältigen anderen bisher entdeckten Planetensysteme
untersuchen können.
Die Forschung der Abteilung Planeten- und Sternentstehung
konzentriert sich auf die Entschlüsselung
der frühesten Phasen der Sterne, sowohl am oberen
als auch am unteren Ende des Massenspektrums. Beob
ach tun gen mit Hilfe von Weltraumobservatorien
wie iso und sPi T z e r, wie auch an erdgebundenen Infrarot-
und (Sub-)Millimeter-Teleskopen erlauben den
Nachweis und die Charakterisierung massereicher Protosterne
und ihrer Entwicklung. Mit der energischen
Nutzung der Submillimeter-Observatorien bereitet sich
die Abteilung auf die Nutzung des Atacama Large
Millimeter Array (aLm a ) vor, das demnächst in Betrieb
gehen wird.
Die Untersuchung Brauner Zwerge, die erstmals
1995 entdeckt wurden, ist ein weiteres wichtiges Forschungsgebiet.
Wie entstehen Braune Zwerge? Sind auch
substellare junge Objekte von Staub- und Gasscheiben
umgeben? Wie oft kommen sie in Doppelsystemen vor,
und wie lässt sich ihre Masse genau bestimmen? Wie
setzt sich ihre Atmosphäre zusammen? Dies sind einige
der brennenden Fragen, mit denen sich die Forscher am
MPIA befassen.
Mit der Entdeckung der ersten extrasolaren Planeten
im Jahre 1995 trat die Erforschung der Planetenentstehung
in protoplanetaren Scheiben in eine neue Phase
stürmischer Entwicklung ein. Die Abteilung ist gut ge-