Milky Way

Astronomen haben Orion in 3D kartiert, um den Ursprung des großen Bogens von Barnard’s Loop zu verstehen – und Sie können mit dem 3D-Bild interagieren!

Sternkindergärten und das sie umgebende Gas werden seit langem in zwei Dimensionen untersucht. Während diese Himmelsstudien viele Informationen liefern, schränkt die Unkenntnis des 3D-Bildes unser Verständnis darüber ein, wie diese Regionen Sterne hervorbringen.

Kürzlich wandte ein Team unter der Leitung von Michael Foley (Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian) eine neuartige 3D-Mapping-Technik auf eine Struktur innerhalb des Sternentstehungskomplexes Orion an. Foley präsentierte die Ergebnisse letzte Woche auf dem 240. Treffen der American Astronomical Society, das in Pasadena, Kalifornien, stattfand. (Ein Vorabdruck der Ergebnisse ist hier verfügbar.)

Barnards Schleife

Der Orion Molecular Cloud Complex ist mit einer Entfernung von etwa 1.500 Lichtjahren der nächstgelegene Ort der anhaltenden massiven Sternentstehung. Diese Ansammlung von Nebeln und jungen Sternen ist riesig und verschlingt einen Großteil der Konstellation.

Fast jeder ist mit dem berühmten Orionnebel (M42) vertraut, und andere Merkmale wie der Lambda-Orionis-Ring, eine Molekülwolke und die H II-Region sind ebenfalls ziemlich bekannt. Aber es gibt noch eine andere Struktur, die mit dem Orion-Komplex von Interesse ist: Barnard’s Loop. Dieser Bogen aus heißem Gas ist riesig am Himmel – er erstreckt sich über etwa 14°, was in seiner Entfernung etwa 370 Lichtjahren entspricht.

Dieses Bild, das mit einem Wasserstoff-Alpha-Filter aufgenommen wurde, hebt Barnards Schleife hervor, den großen, offenen Bogen unten. An der Spitze befindet sich die Molekülwolke, die mit dem „Hauptstern“ des Orion, Lambda Orionis, verbunden ist. Der Orionnebel (M42) und M43 sind deutlich als die hellsten Flecken in Orions Schwert zu sehen, das unter den drei Gürtelsternen hängt. SeanWalker

Forscher haben lange (eigentlich seit mehr als hundert Jahren!) über den Ursprung der Barnard’s Loop diskutiert. Jetzt glauben Foley und sein Team zu wissen, wie es entstanden ist. Anhand von 3D-Daten haben sie den Ursprung der Schleife bis zu Supernovae zurückverfolgt, die sich in den letzten 4 Millionen Jahren oder so ereignet haben.

Insbesondere haben sie einen expandierenden Sternhaufen namens OBP-B1 als wahrscheinliche Quelle der Sterne identifiziert, die als Supernovae explodierten. Der Cluster liegt in der Nähe der Zentren von Barnard’s Loop und einer riesigen Staubhöhle. Die Supernovae vor langer Zeit hätten jeglichen Staub aufgefegt und den Hohlraum ausgeräumt.

Mehrere andere Molekülwolken, darunter Orion A und B und die mit Lambda Orionis assoziierte, säumen den Rand dieses Hohlraums. Ihre Ausrichtung deutet darauf hin, dass der größte Teil der Sternentstehung im Orion-Komplex am Rand des Hohlraums stattfindet, ausgelöst durch die Druckwellen der Supernovae.

Dieses Bild zeigt den Orion-Komplex: Blau entspricht heißem Gas (von dem ein Großteil Barnards Schleife nachzeichnet), Gelb zeigt Staub an und Violett Spuren von Material, das von Supernova-Explosionen ausgestoßen wurde. Der gelbe Kreis stellt einen großen Staubring dar, der mit drei großen Sternentstehungswolken verbunden zu sein scheint: Orion A (grün), Orion B (cyan) und Orion Lam (lila). Dem Bild überlagert ist ein Sternhaufen, der in den letzten 4 Millionen Jahren mehrere Supernovae hervorgebracht hat (in Weiß dargestellt). Michael Föley

Wie man in 3D kartiert

Während 2D-Daten beispielsweise in Form von Staubverteilungen am Himmel seit langem existieren, stammt die dritte Dimension aus neueren Daten, die von der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation veröffentlicht wurden, einschließlich der 3D-Positionen und -Geschwindigkeiten von Sternen.

„Unser erster groß angelegter 3D-Blick auf Orion sagt uns so viel“, sagt Foley. „Vor dieser Arbeit beschränkten sich die meisten Orion-Studien auf zwei Dimensionen – oben-unten und links-rechts am Himmel.“ Jetzt kann das Team Verbindungen zwischen den riesigen Hohlräumen aus Gas und Staub und den Sternhaufen finden.

Hier finden Sie – und spielen Sie damit – die interaktive 3D-Karte des Orion-Komplexes.

Hier können Sie mit der 3D-Karte des Orion-Komplexes interagieren. (Möglicherweise müssen Sie die Leiste verwenden, um nach rechts zu scrollen und auf die Legende zuzugreifen. Sehen Sie sich hier die interaktive Website an.)

Das Team hat dies unter anderem bereits für die Perseus-Taurus Supershell getan. Die neuen Ergebnisse bestätigen ihre früheren Erkenntnisse – dass Supernovae Hohlräume aus dem interstellaren Medium schnitzen und ihrerseits die Sternentstehung am Rande der Hohlräume auslösen. Mit anderen Worten, wenn massereiche Sterne ihr Leben in katastrophalen Ereignissen beenden, schaffen sie die idealen Bedingungen für die Entstehung neuer Sterne.

„Es scheint klar, dass wir ein ‚Schweizer Käse‘-Bild des interstellaren Mediums sehen werden, mit Sternen, die sich an den Rändern der Löcher bilden, während wir immer mehr von der Galaxie kartieren“, sagt Teammitglied Alyssa Goodman (Center for Astrophysik, Harvard & Smithsonian).

Um die interaktiven 3D-Diagramme zu erstellen, verwendete das Team die Open-Source-Software Glue, die teilweise von der NASA entwickelt und finanziert wurde, um die Daten des James-Webb-Weltraumteleskops zu visualisieren. Goodman ist die Hauptforscherin von Glue, während eine andere Co-Autorin, Catherine Zucker (Space Telescope Science Institute), ein Plug-in für die Software geschrieben hat, das die 3D-Figuren in ein Format exportiert, das mit jedem Browser verwendet werden kann (wie im obigen Link).

Glue-Software breitet sich jetzt auch in anderen Bereichen der Wissenschaft aus, und Goodmans Hoffnung für die Zukunft ist, dass „bald alle Wissenschaftler ihre ‚Universen‘ in 3D erforschen werden“.

Die Geschichte endet hier nicht: Das Team wird sich nun anderen ähnlichen Regionen in der Milchstraße zuwenden.


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