Stürmische Sternentstehung

Seit ihrer Entdeckung im Jahr 1774 regt die Galaxie Messier 82 im Sternbild Großer Bär die Astronomen zu immer neuen Beobachtungen und Fragen an. Lange belichtete Fotografien offenbaren in dem rund zwölf Millionen Lichtjahre entfernten Objekt dichte, kalte Gas- und Staubwolken, die ein reiches Reservoir für die Entstehung neuer Sterne bilden. Ferner verraten sich hier rötlich leuchtende Filamente, die sich senkrecht zur Ebene der Galaxie in den Weltraum erstrecken. Wie lassen sich diese Merkwürdigkeiten verstehen?

Um einer Antwort näher zu kommen, nutzte ein Team um Adam Smercina vom Space Telescope Science Institute (STScI) und Thomas Williams von der University of Manchester das James Webb Space Telescope (JWST). Die Gruppe beobachtete die Galaxie mit der empfindlichen Nahinfrarotkamera an Bord des Weltraumobservatoriums. Ihre Daten kombinierte sie mit älteren Aufnahmen des Hubble Space Telescope (HST).

Dank des hohen Auflösungsvermögens zeigt das gewonnene Bild etwa 16,5 Millionen einzelne Sterne, die über die gesamte Galaxie verteilt sind. Die leuchtkräftigsten unter ihnen erscheinen wie winzige blaue Körnchen – und dies ist nur ein kleiner Teil der Gesamtzahl, da die meisten Sterne zu leuchtschwach sind, um hier sichtbar zu sein.

Je tiefer man zum Zentrum vordringt, desto deutlicher werden die Helligkeitszunahme und die asymmetrische Form der Galaxienscheibe, die auf eine besondere innere Struktur hinweisen. Die unterschiedlichen Radien beiderseits des Zentrums lassen vermuten, dass Messier 82 eine verzerrte Gestalt besitzt, die entstehen kann, wenn zwei Galaxien miteinander verschmelzen. Solche engen Begegnungen lösen eine Welle intensiver Sternentstehung aus.

Die heftige Aktivität führt dazu, dass Material in Form von bipolaren Ausströmungen oberhalb und unterhalb der Galaxienscheibe ausgestoßen wird. Obwohl diese Region turbulent wirkt, zeigen die ausströmenden Gaswolken in Form einer Sanduhr eine geschichtete Struktur: Die gelblichen Fäden, die der Galaxienscheibe am nächsten liegen, bestehen aus ionisiertem Gas, während das weiter entfernte orangefarbene Material kleine Staubpartikel darstellt. Anhand dieser Partikel, sogenannter polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe, lässt sich das Material weit in den umgebenden Raum verfolgen.

Phasen intensiver Sternentstehung, wie wir sie bei Messier 82 beobachten, dauern gewöhnlich nur wenige Hundert Millionen Jahre an – ein nach kosmischen Maßstäben kurzer Zeitraum. Daher schätzt sich das Team glücklich, diesen komplexen Prozess ausgerechnet in einer relativ nahen Galaxie beobachten zu können.