Ein japanisches Teleskop hat unser bisher detailliertestes Radiowellenbild der Milchstraße erstellt. Über einen Zeitraum von 3 Jahren beobachtete das 45-Meter-Teleskop von Nobeyama die Milchstraße 1100 Stunden lang, um die Karte zu erstellen. Das Bild ist Teil eines Projekts namens FUGIN (FOREST Unbias Galactic Plane Imaging Survey mit dem Nobeyama 45-m-Teleskop). Die multi-institutionelle Forschungsgruppe hinter FUGIN erläuterte das Projekt in den Publikationen der Astronomical Society of Japan und bei arXiv.
Das 45-Meter-Teleskop von Nobeyama befindet sich am Nobeyama Radio Observatory in der Nähe von Minamimaki, Japan. Das Teleskop ist dort seit 1982 in Betrieb und hat in seinem Leben viele Beiträge zur Millimeterwellen-Radioastronomie geleistet. Diese Karte wurde mit dem neuen FOREST-Empfänger erstellt, der am Teleskop installiert ist.
Wenn wir zur Milchstraße hinaufblicken, ist eine Fülle von Sternen, Gas und Staub sichtbar. Es gibt aber auch dunkle Flecken, die wie Hohlräume aussehen. Aber sie sind keine Lücken. Es sind kalte Molekülgaswolken, die kein sichtbares Licht emittieren. Um zu sehen, was in diesen dunklen Wolken passiert, sind Radioteleskope wie das Nobeyama erforderlich.
Das Nobeyama war das größte Millimeterwellen-Radioteleskop der Welt, als es seinen Betrieb aufnahm, und es hatte immer eine hervorragende Auflösung. Der neue FOREST-Empfänger hat die räumliche Auflösung des Teleskops jedoch verzehnfacht. Die erhöhte Leistung des neuen Empfängers ermöglichte es den Astronomen, diese neue Karte zu erstellen.
Die neue Karte deckt einen Bereich des Nachthimmels ab, der bis zu 520 Vollmonde umfasst. Das Detail dieser neuen Karte ermöglicht es Astronomen, sowohl großräumige als auch kleinräumige Strukturen in neuen Details zu untersuchen. FUGIN wird neue Daten zu großen Strukturen wie den Spiralarmen - und sogar zur gesamten Milchstraße selbst - bis hin zu kleineren Strukturen wie einzelnen Molekülwolkenkernen liefern.
FUGIN ist eines der Legacy-Projekte für den Nobeyama. Diese Projekte sollen grundlegende Daten für Studien der nächsten Generation sammeln. Um diese Daten zu sammeln, beobachtete FUGIN eine Fläche von 130 Quadratgrad, was über 80% der Fläche zwischen den galaktischen Breiten -1 und +1 Grad und den galaktischen Längen von 10 bis 50 Grad und 198 bis 236 Grad entspricht. Grundsätzlich versuchte die Karte, den 1. und 3. Quadranten der Galaxie abzudecken, um die Spiralarme, die Stabstruktur und den molekularen Gasring zu erfassen.
Das Ziel von FUGIN ist es, die physikalischen Eigenschaften von diffusem und dichtem molekularem Gas in der Galaxie zu untersuchen. Dazu werden gleichzeitig Daten zu drei Kohlendioxidisotopen gesammelt: 2CO, 13CO und 18CO. Die Forscher konnten die Verteilung und Bewegung des Gases sowie die physikalischen Eigenschaften wie Temperatur und Dichte untersuchen. Und das Studium hat sich bereits ausgezahlt.
FUGIN hat bereits zuvor verborgene Dinge enthüllt. Dazu gehören verwickelte Filamente, die in früheren Untersuchungen nicht offensichtlich waren, sowie Weitfeld- und Detailstrukturen von Molekülwolken. Eine Kinematik von molekularem Gas wie Spiralarmen in großem Maßstab wurde ebenfalls beobachtet.
Der Hauptzweck besteht jedoch darin, einen umfangreichen Datensatz für die zukünftige Arbeit anderer Teleskope bereitzustellen. Dazu gehören andere Radioteleskope wie ALMA, aber auch Teleskope, die im Infrarot- und anderen Wellenlängen arbeiten. Dies beginnt, sobald die FUGIN-Daten im Juni 2018 veröffentlicht wurden.
Die Millimeterwellen-Radioastronomie ist leistungsstark, weil sie Dinge im Weltraum „sehen“ kann, die andere Teleskope nicht können. Es ist besonders nützlich, um die großen, kalten Gaswolken zu untersuchen, in denen sich Sterne bilden. Diese Wolken sind so kalt wie -262C (-440F). Bei so niedrigen Temperaturen können optische Zielfernrohre sie nicht sehen, es sei denn, ein heller Stern scheint hinter ihnen.
Selbst bei diesen extrem niedrigen Temperaturen treten chemische Reaktionen auf. Dadurch entstehen Moleküle wie Kohlenmonoxid, das im Mittelpunkt des FUGIN-Projekts stand, aber auch andere wie Formaldehyd, Ethylalkohol und Methylalkohol. Diese Moleküle senden Radiowellen im Millimeterbereich aus, die Radioteleskope wie das Nobeyama erfassen können.
Der Hauptzweck des FUGIN-Projekts besteht laut dem Team hinter dem Projekt darin, „entscheidende Informationen über den Übergang von Atomgas zu Molekulargas, die Bildung von Molekülwolken und dichtem Gas, die Wechselwirkung zwischen sternbildenden Regionen und interstellaren Regionen bereitzustellen Gas und so weiter. Wir werden auch die Variation der physikalischen Eigenschaften und inneren Strukturen von Molekülwolken in verschiedenen Umgebungen untersuchen, wie z. B. Arm / Interarm und Balken, und das Evolutionsstadium, gemessen beispielsweise an der Sternentstehungsaktivität. “
Diese neue Karte aus dem Nobeyama ist vielversprechend. Ein umfangreicher Datensatz wie dieser wird in den kommenden Jahren ein wichtiger Bestandteil des galaktischen Puzzles sein. Die auf der Karte gezeigten Details helfen Astronomen dabei, mehr Details über die Strukturen von Gaswolken herauszufinden, wie sie mit anderen Strukturen interagieren und wie sich Sterne aus diesen Wolken bilden.
