Max-Planck-Institut für Astronomie - Jahresbericht 2007

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III. Ausgewählte Forschungsgebiete
III.1 Gas und Staub in nahen Galaxien
Die Kombination aus Durchmusterungen, die mit Weltraumteleskopen
wie Spitzer und Ga l e x durchgeführt wurden,
mit umfangreichen bodengebundenen Be ob achtungs
programmen hat unseren Blick auf nahe Ga la xien
in den letzten Jahren geschärft und erweitert. For scher
am MPIA nutzen diese neuen Daten, um das Zu sammen
spiel zwischen großräumigen Strukturen, dem inter
stel laren Medium und der Entstehung von Sternen in
na hen Galaxien zu untersuchen. Zu den Höhepunkten
des Jahres 2007 zählten: umfangreiche wissenschaftli
che Erkenntnisse, die durch die vom MPIA geleitete
HI­Durch musterung naher Galaxien gewonnen wurden;
ers te mit dem Large Binocular Telescope erzielte wissen
schaftliche Ergebnisse zur Charakterisierung des
stel la ren Feedbacks auf das Interstellare Me dium und die
In an griff nah me eines neuen großen Be ob ach tungs programms
zur Kartierung des molekularen Gas ge halts der
Ga la xien aus der th i n G S­Stichprobe unter Ver wendung
des 30­m­Radioteleskops ir a m.
Studien naher Galaxien stellen eine einzigartige Nische
in der astronomischen Landschaft dar. Sie verbinden detaillierte
Kenntnisse der Entstehung von Sternen und
des in der Milchstraße aufgebauten interstellaren Mediums
(ISM) mit der Entwicklung von Galaxien, die
an hand anspruchsvoller Beobachtungen an weit entfern
ten Galaxien und Objekten hoher Rotverschiebung
un ter sucht wurde. Für die Überprüfung astrophysika lischer
Theorien bieten diese eine eindeutige Geometrie
und eine Vielfalt physikalischer Umgebungen, die in
der Milchstraße nicht gegeben sind. Hinzu kommt ihre
ge ringe Entfernung, die eine gute Empfindlichkeit und
räum liche Auflösung bei vielen verschiedenen Wel lenlängen
ermöglicht.
In der Milchstraße wurden wichtige Fortschritte in der
Erforschung der Sternentstehung aus Molekülwolken erzielt.
Beobachtungen mit erheblich gesteigerter Auf lösung
und Empfindlichkeit bieten eine detaillierte Ansicht
der nächstgelegenen Sternentstehungsgebiete. Astro
nomen können den Prozess der Sternentstehung bis
ins Kleinste verfolgen und sogar Ausflüsse aus einzelnen
jungen Sternen sowie die zirkumstellaren Scheiben, in
denen Planeten entstehen können, abbilden. Karten der
Staub­ und Gasverteilung in Molekülwolken werden den
Ursprung der stellaren Massenverteilung anhand der Unter
strukturen der Wolke verständlich machen.
Aufgrund unserer Stellung innerhalb der galaktischen
Scheibe der Galaxis ist es bei lokalen Beobachtungen jedoch
schwierig einen Überblick zu gewinnen. Die Pro­
zesse, durch die sich Molekülwolken bilden, wie lange
diese leben, wie sie sich in verschiedenen Umgebungen
verhalten, und die Auswirkungen der sich daraus ergebenden
Sternbildung auf das ISM lassen sich in unserer
eigenen Galaxis nur schwer untersuchen. Unklarheit
über die Entfernungen, Extinktion durch interstellaren
Staub und die Überlagerung der Objekte in der Sichtlinie
schränken die Möglichkeiten der Untersuchungen der
nächstgelegenen Sternentstehungsregionen ein.
Andererseits können für Untersuchungen der Entwick
lung von Galaxien jetzt umfangreiche statistische
Da ten genutzt werden. Hunderttausende Galaxien können
zur Messung der Demografie der Galaxienpopulation
mit hoher Präzision herangezogen werden. Gleichzeitig
hat die Kombination aus leistungsfähigen numerischen
Simulationen und Beobachtungen ein fundiertes
Verständnis der Entstehung und Entwicklung großer
Strukturen ermöglicht. Mit Hilfe der leistungsfähigsten
Radio­ und optischen Teleskope können Astronomen jetzt
riesige Gasvorkommen und heftige Sternbildung weniger
als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall entdecken.
Hierdurch verfügen wir jetzt über genaue Kenntnisse der
Herkunft und Entwicklung von Galaxienpopulationen
auf kosmologischer Skala.
Galaxiendurchmusterungen und Beobachtungen bei
hohen Rotverschiebungen ermöglichen jedoch üblicherweise
keine Auflösung einzelner sternbildender Mole külwol
ken. Auch fallen diese Prozesse durch das Raster der
meisten numerischen Simulationen. Zudem ist die für die
Charakterisierung des ISM erforderliche Kombination aus
detaillierten Infrarot­ und Radiomessungen auch für nahe
Galaxien schwer zu erzielen. Auf große Entfernungen ist
die räumliche Auflösung der Verteilung von Staub und
Gas auf der für die Sternbildung relevanten Skala mit der
aktuellen Technologie einfach nicht möglich. Aus diesem
Grund werden die Prozesse der Wolken­ und Stern­
bildung und des stellaren Feedbacks außerhalb der
Lokalen Gruppe üblicherweise nicht direkt beobachtet.
Untersuchungen naher Galaxien füllen die Lücke zwischen
diesen beiden Feldern (und verknüpfen damit die
Forschungen beider Abteilungen des MPIA auf vielfältige
Weise). Unser Blick auf diese Systeme und insbesondere
auf die Galaxien, die wir 'von oben' betrachten,
ist weitestgehend frei von Unsicherheiten bezüglich
der Entfernungen und der interstellaren Extinktion,
die die Beobachtung galaktischer Objekte beeinträchtigen.
So ist es möglich, ein Bild der Massenbilanz, des
Lebenszyklus der Sterne oder der verschiedenen Phasen
des Interstellaren Mediums zu erstellen, aus dem mit ei­