Was steht am Anfang von Entwicklungen? Diese Frage ist in vielen Bereichen der Wissenschaft besonders interessant – so auch in der Astronomie. Was die Entstehung von Sternen wie unserer Sonne betrifft, geht man davon aus, dass sie sich am häufigsten in kosmischen Bereichen mit besonders hoher Materiedichte zusammenballen. Die entsprechenden Regionen in Galaxien als Hotspots zu bezeichnen, würde allerdings hinken. Denn wie aus bisherigen Untersuchungen in unserer Milchstraße hervorgeht, beginnt die Entwicklung von Sternen in dichten galaktischen Wolken aus eher kühlem Gas und Staub.
Ihre Identifizierung ist deshalb eine Herausforderung für die Astronomie. „Dafür vermessen wir gewöhnlich die Strahlung bestimmter Moleküle, die besonders häufig in diesen sehr kalten und dichten Zonen vorkommen“, sagt Erst-Autorin Sophia Stuber vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg. Bei der Erforschung der Sternentstehung in der Milchstraße dienen dabei vor allem zwei Substanzen als chemische Sonden: HCN (Cyanwasserstoff) und N2H+ (Diazenylium).
Die Whirlpool-Galaxie im Visier
In ihrer Studie haben Stuber und ihre Kollegen nun ausgelotet, inwieweit sich die spektralen Signaturen dieser Substanzen auch zur Identifizierung der sternbildenden Wolken außerhalb unserer eigenen Galaxie eignen. Man kann sich dabei zunächst fragen, warum bei der Erforschung von Sternbildungs-Regionen der Blick in die Ferne schweifen sollte. Überraschenderweise kann aber die Sicht auf die galaktische Nachbarschaft besser sein als der auf unsere eigene Heimat. Denn durch die „Froschperspektive“ fehlt uns der Überblick über die Milchstraße: Die Molekülwolken und Sternentstehungsgebiete sind hier zwar näher, aber ihre Struktur und Lage zu erfassen, ist schwierig.
Deshalb haben die Forscher nun eine unserer Nachbargalaxien ins Visier genommen: die sogenannte Whirlpool-Galaxie (Messier 51). Sie ist „nur“ rund 28 Millionen Lichtjahre entfernt und präsentiert sich uns in Aufsicht. Dadurch ist sie detaillierten Untersuchungen besonders zugänglich. „Diesen Umstand nutzten wir, um herauszufinden, wie gut die beiden Gase die dichten Wolken in dieser Galaxie für uns aufspüren können“, erklärt Stuber. Zum Einsatz kam dabei der Northern Extended Millimetre Array (NOEMA) – ein Radiointerferometer in den französischen Alpen. Durch komplexe Auswertungssysteme lassen sich in seinen Daten die Strahlungssignaturen von Cyanwasserstoff und Diazenylium aufdecken, erklären die Wissenschaftler.
Eine galaktische Karte – und ein Rätsel
Wie sich zeigte, funktioniert dies im Fall der Whirlpool-Galaxie: Das Team konnte dort nun großräumig das für die zukünftigen Sternkinderstuben typische kalte und dichte Gas kartieren. Diese Bereiche durchziehen dabei dunkle Zonen in den Spiralarmen. „Wir konnten die Signaturen dabei auch sehr detailliert über einen weiten Bereich messen, der verschiedene Zonen mit unterschiedlichen Bedingungen abdeckt. Schon auf den ersten Blick zeigt sich, dass die beiden Moleküle zwar etwa gleich gut dichtes Gas sichtbar machen können – es offenbarten sich aber auch interessante Unterschiede“, sagt Co-Autorin Eva Schinnerer vom MPIA.
