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Radioastronomie: Wirbelnder Staub in Centaurus A

Centaurus A im Visier von ALMA
50 Stunden Centaurus A
50 Stunden Centaurus A | Die außergewöhnliche Galaxie Centaurus A im Blick des 2,2-Meter-Teleskops der ESO in La Silla, Chile. Das Bild mit einer Gesamtbelichtungszeit von mehr als 50 Stunden kombiniert insgesamt fünf Aufnahmen. Drei breite Farbbänder im sichtbaren Licht liefern den Echtfarbeindruck und zwei schmale Wellenlängenbereiche um Emissionlinien des Wasserstoffs und des Sauerstoffs heben Gebiete intensiver Sternentstehung hervor.

Centaurus A ist eine der am besten untersuchten Galaxien am Himmel. Bekannt als starke Radioquelle lauert in ihrem Zentrum ein extrem massereiches Schwarzes Loch, das energiereiche Strahlen relativistischer Teilchen ins All schleudert. Zudem trägt sie deutliche Spuren der Verschmelzung einer elliptischen mit einer kleineren spiralförmigen Galaxie. Im sichtbaren Licht erscheint sie wie eine elliptische Welteninsel mit einem verbogenen Staubband. Doch bereits im Jahr 2009 wiesen Astronomen mit Hilfe von Nahinfrarotbeobachtungen nach, dass sich im Inneren der staubige Überrest der einst verschlungenen Spiralgalaxie verbirgt (wir berichteten). Nun nahmen Wissenschaftler die Galaxie erstmals mit dem im Aufbau befindlichen Radioteleskop ALMA unter die Lupe. Sie konnten so das bislang detailreichste Bild der Rotationsbewegung des Kollisionsüberbleibsels aufnehmen.

ALMA beobachtet den Himmel im Bereich der Submillimeterstrahlung und erfasst so vor allem kalte Gas- und Staubwolken. Derzeit befindet sich das Teleskop in der chilenischen Atacamawüste noch im Aufbau, doch bereits mit der unvollständigen Anlage erforschen Astronomen das All in einem neuen Strahlungsfenster. Bei Centaurus A nahmen die Forscher nun den Wellenlängenbereich um 1,3 Millimeter aufs Korn. Dort verrät die Strahlung das Gas Kohlenmonoxid, das vor allem in dem Staub der ehemaligen Spiralgalaxie vorkommt.

Centaurus A im Visier von ALMA
Centaurus A im Visier von ALMA | Dieses Bild der Galaxie Centaurus A ist eine Kombination eines Infrarotbilds der Welteninsel im nahen Infrarot im Hintergrund und einer Radioaufnahme mit dem Teleskop ALMA bei einer Wellenlänge von rund 1,3 Millimetern. Die ALMA-Aufnahmen bilden die Bewegung des Kohlenmonoxids im Staubband der Galaxie ab, die Farbe zeigt die Bewegungsrichtung der Gaswolken an. Orange eingefärbte Bildanteile bewegen sich von uns weg, grüne auf uns zu. Die Rotation der Staubscheibe lässt sich so klar erkennen.

Die Astronomen untersuchten jedoch nicht nur, wo das Gas auftritt, sondern außerdem mit welcher Geschwindigkeit es sich relativ zur Sichtlinie bewegt. Dabei hilft ihnen der Dopplereffekt, der dafür sorgt, dass sich die Wellenlänge der Strahlung leicht ändert, wenn das Gas in Bewegung ist. Bewegt es sich von uns weg, erscheint die abgegebene Strahlung langwelliger als vom Gas in Ruhe. Je schneller die Bewegung ist, umso größer die Veränderung der Wellenlänge. Bei einer Bewegung auf uns zu wird die Wellenlänge hingegen scheinbar kürzer.

So zeigt die neue Aufnahme klar die Rotation der Staubscheibe der verschlungenen Spiralgalaxie. Auf der einen Seite bewegt sie sich von uns weg, auf der anderen Seite auf uns zu, während die Bewegung entlang der Sichtlinie dazwischen verschwindet. Die Bewegungsmessungen überlagern sich räumlich exakt mit den zuvor erfassten Positionen der Staubscheibe. Sie ergänzen und erweitern somit früher gemachte Beobachtungen.

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