Viele Menschen denken, dass der Weltraum außer großen Himmelsobjekten wie Planeten, Sternen oder Asteroiden leer ist. Tatsächlich aber ist der Raum zwischen Sternsystemen innerhalb von Galaxien mit dem sogenannten interstellaren Medium gefüllt, und unter den richtigen Bedingungen werden aus dieser Substanz neue Sterne gebildet.
„Mit dem James-Teleskop Webb Es ist möglich, unglaubliche Karten von nahe gelegenen Galaxien mit sehr hoher Auflösung zu erstellen, die erstaunlich detaillierte Bilder des interstellaren Mediums liefern“, sagen die Wissenschaftler.
Obwohl Webb sehr entfernte Galaxien betrachten kann, sind die vom Wissenschaftlerteam in der neuen Studie untersuchten Galaxien relativ nah, etwa 30 Millionen Lichtjahre entfernt, einschließlich der Phantomgalaxie (auch bekannt als M74 oder NGC 628). Insgesamt wurden Daten von 19 Galaxien untersucht. Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf eine bestimmte Komponente des interstellaren Mediums namens polyaromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs).
Wenn kleine PAHs ein Photon vom Stern absorbieren, vibrieren sie und erzeugen Emissionseffekte, die im elektromagnetischen Spektrum im mittleren Infrarot nachgewiesen werden können. Bei größeren Staubkörnern passiert das normalerweise nicht. Die Schwingungseigenschaften von PAHs ermöglichen es Forschern, viele wichtige Eigenschaften zu beobachten, darunter Größe, Ionisierung und Struktur.
„Das Spitzer-Weltraumteleskop untersuchte Objekte im mittleren Infrarotbereich, und ich habe dies in meiner Doktorarbeit verwendet. „Nach der Außerbetriebnahme von Spitzer hatten wir keinen Zugang zum mittleren Infrarotspektrum, bis das James-Webb-Teleskop auftauchte“, sagte die Hauptautorin der Studie, außerordentliche Physikprofessorin Karin Sandstrom. - Der Spitzer-Spiegel war 0,8 m hoch, der Webb-Spiegel 6,5 m. Dies ist ein riesiges Teleskop mit erstaunlichen Instrumenten.
Obwohl PAHs keinen großen Massenanteil aller Gase im interstellaren Medium ausmachen, sind sie wichtig, weil sie leicht ionisiert werden, was bereits zur Bildung von Photoelektronen führen kann. Ein besseres Verständnis von PAHs wird zu einem besseren Verständnis der Physik des interstellaren Mediums führen und wie die Dinge darin funktionieren. Astrophysiker hoffen, dass Webb einen Einblick geben wird, wie polyaromatische Kohlenwasserstoffe entstehen, sich verändern und zerfallen.
Da sie im gesamten interstellaren Medium verteilt sind, ermöglichen PAHs Forschern, alles um sich herum zu sehen. Frühere Karten wurden zum Beispiel mit einem Teleskop erstellt Spitzer, enthielt um ein Vielfaches weniger Details. Webb liefert viel schärfere Bilder.
Dieses Programm ist Teil des Projekts PHANGEN (Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS), das die Sternentstehung und das interstellare Medium anhand von Bildern des Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array und des Very Large Telescope untersucht. Die dichten Wolken, in denen die Sternentstehung stattfindet, enthalten jedoch viel Staub, und optisches Licht kann nur schwer ins Innere eindringen. Das mittlere Infrarotspektrum ermöglicht es Forschern also, detailliertere Bilder zu erhalten.
„Wir können jetzt alle möglichen Dinge kartieren, einschließlich der Struktur des diffusen Gases, das dichter und molekularer werden muss, damit es zur Sternentstehung kommt“, sagt Karin Sundström. - Wir können auch das Gas kartieren, das neu gebildete Sterne umgibt, wo es viele Effekte gibt, wie zum Beispiel von Supernova-Explosionen. Wir können wirklich den gesamten Zyklus des interstellaren Mediums in all seinen Details sehen. Dies ist die Grundlage dafür, wie Galaxie bildet die Sterne".
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