Berechnung der Sternentstehungsraten in Galaxien

Von der EU geförderte Forscher haben die Beobachtungen zahlreicher Weltraummissionen zusammengeführt, um unsere aktuellen Kenntnisse darüber, wie sich die Entstehung von Sternen auf die Entwicklung von Galaxien auswirkt, zu erweitern. Im Rahmen des HER-SFR-Projekts haben sie Daten des Spitzer-Weltraumteleskops (Spitzer Space Telescope, SST), des Galaxy Evolution Explorer (GALEX) sowie des Herschel- und des Planck-Weltraumteleskops analysiert, um Galaxieelemente innerhalb eines breiten Spektrums an Wellenlängen zu untersuchen.

Junge Sterne leuchten im ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums besonders hell. Die Daten hierzu lieferte das GALEX. Doch Sterne entstehen in und aus Gas- und Staubwolken. Daher wird das von ihnen emittierte Licht zumindest teilweise absorbiert. Infolgedessen erhitzt sich der Staub und strahlt diese Energie wiederum in einem Infrarotbereich ab, den der Spitzer-Spektrograf erfassen kann.

Dank der Kombination aus diesen Informationen und den Daten der Herschel- und Planck-Satelliten konnten die Forscher des HER-SFR-Projekts die gesamte spektrale Energieverteilung von Staubemissionen erforschen – von Wellenlängen im Infrarot- bis hin zum Submillimeterbereich. Die Kombination verschiedener Methoden zur Berechnung von SFRs ermöglichte den Forschern die Kreuzkorrelation und Kalibrierung der verschiedenen Ansätze für deren Prognose.

Insbesondere sternbildende Regionen wie Zwerggalaxien, die Große Magellansche Wolke (GMW) und der nicht weit entfernte Dreiecksnebel wurden mit Blick auf ihre Morphologie klassifiziert. Dabei wurden Infrarotbeobachtungen sowie Daten aus dem sichtbaren Bereich, die von bodengestützten Teleskopen erfasst wurden, genutzt, um Photoionisationsmodelle aufzustellen. Dies war erforderlich, um die Verteilung von Gas und Staub um massereiche Sterne herum reproduzieren zu können.

Anschließend wurde die SFR für jedes Testobjekt berechnet. Als Indikatoren für die Sternentstehung diente dabei die H-alpha im Infrarotbereich und die UV-Kontinuum-Emission. Unterschiede zwischen den beiden prognostizierten SFRs brachten den lang ersehnten Beweis, dass sich aus sternbildenden Regionen emittierte ionisierende Photonen auf ihre Berechnung auswirken.

Darüber hinaus zeigte die Modellierung der gesamten spektralen Energieverteilung von Staubemissionen, dass die Sternstrahlung aus der Galaxie austritt, ohne dabei den Staub innerhalb der Galaxie zu erhitzen. Seit Jahrzehnten wird die Beziehung zwischen der Entwicklung einer Galaxie und der Sternbildung in dieser erforscht. Das HER-SFR-Projekt liefert nun einen wichtigen Beitrag zu diesen Forschungsanstrengungen.