Mit Dutzenden von großen Teleskopen, die über die Erde verstreut sind und einige weit darüber, könnte man meinen, wir hätten so ziemlich alles entdeckt, was es am Himmel zu finden gibt. Aber das ist buchstäblich eine zu enge Sichtweise.
Die kürzliche Entdeckung einer riesigen Gaswolke, die in der Nähe der Andromeda-Galaxie schwebt – eines der am ausführlichsten untersuchten Objekte am Himmel – ist der jüngste Beweis dafür, dass der Himmel immer noch eine riesige Menge an Himmelsgrundstücken bietet, die es zu sichten gilt. Diese Wolke hat sich jahrzehntelang vor aller Augen versteckt. Und das Beste daran ist, dass seine Herkunft ein Rätsel ist.
Das Aufkommen preiswerter, aber sehr hochwertiger digitaler Detektoren hat die astronomische Fotografie einfacher denn je gemacht. Dies hat unter Astronomie-Enthusiasten einen neuen Trend ausgelöst, sich auf einen ausgewählten Bereich des Himmels zu konzentrieren und effektiv sehr lange Belichtungszeiten zu machen, in der Hoffnung, dort eventuelle schwache Unschärfen zu finden.
Amateurastronomen und Forscher Marcel Drechsler und Xaver Strottner beschlossen, diese jüngsten technologischen Verbesserungen zu nutzen. Sie wollten Teile des Himmels auf der Suche nach schwachen Nebeln – Gaswolken – absuchen, also brachten sie sie herein Yann Sainty, ein französischer Amateurastronom und Astrofotograf. Sainty beschloss, Andromeda ins Visier zu nehmen, eine große Spiralgalaxie ähnlich unserer eigenen Milchstraße, die nur 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Seine Nähe, kosmisch gesehen, hat Andromeda für mehr als ein Jahrhundert zu einem reizvollen Ziel für Astronomen gemacht. Nachdem die offensichtlichsten Reichtümer kartiert waren, hatten Astronomen im Allgemeinen angenommen, dass alles, was es noch zu entdecken gäbe, kleine, einzelne Objekte wie Nebel innerhalb der Galaxie selbst sein würden.
Sainty schickte seine Beobachtungen zur Verarbeitung und Analyse an Drechsler und Strottner. Und während sie über den Bildern brüteten, fanden sie etwas, das alle Erwartungen übertraf: eine riesige ausgedehnte Struktur, die fast so groß wie Andromeda selbst und direkt daneben erschien. Der Nebel entstand erst, als Sainty Bilder mit einem Filter erhielt, der alles Licht blockiert, mit Ausnahme des blaugrünen Leuchtens, das von doppelt ionisiertem Sauerstoff ausgestrahlt wird – das heißt Sauerstoffatome, die zwei ihrer äußeren Elektronen verloren haben, was in riesigen Gaswolken häufig vorkommt. Es war im Wesentlichen menschliche Neugier, die den Einsatz dieses Filters vorangetrieben hat; Noch nie zuvor waren sehr tiefe, großmaßstäbliche Karten des Himmels um Andromeda angefertigt worden.
Während desselben Beobachtungslaufs nahm Sainty auch tiefe Bilder mit einem anderen Filter auf, der auf das Licht von Wasserstoffatomen abgestimmt war. Und obwohl er viele solcher Gaswolken um Andromeda herum sah (höchstwahrscheinlich Nebel in unserer eigenen Milchstraße, die am Himmel in der Nähe von Andromeda überlagert waren), entsprach keine der Größe und Form des eigentümlichen sauerstoffreichen Nebels.
Das Team fragte sich jedoch, ob die Wolke eine Art Artefakt in Saintys Bildern sein könnte – zum Beispiel reflektiertes Licht in seinem Teleskop. Um das herauszufinden, fragten die Forscher einen anderen versierten Amateurastronomen: Bray fällt, um weitere Beobachtungen mit seinem eigenen Teleskop zu machen. Er sah denselben Nebel in seinen Daten und bestätigte unabhängig die Existenz der Wolke.
Am Ende überzeugten Beobachtungen von fünf Teleskopen in Frankreich, Kalifornien und New Mexico das Team, dass dieses Objekt echt war. Es heißt jetzt Strottner-Drechsler-Sainty Object 1 oder SDSO-1.
Aber die Frage bleibt: Was ist das?
Um das herauszufinden, wandte sich das Team an professionelle Astronomen Robert Fessen, Michael Schull und Stefan Kimeswenger für eine tiefere Analyse. Veröffentlicht in der Zeitschrift der American Astronomical Society (AAA). Forschungsnotizen der AAAS, der Ergebnisse dieser Profi-Amateur-Zusammenarbeit sind faszinierend, auch wenn Hinweise auf die Ursprünge des Nebels wahnsinnig vage bleiben.
Astronomen haben viele Möglichkeiten in Betracht gezogen, aber an diesem Punkt widersetzt sich die Gaswolke jeder Erklärung. Ihre Nähe zu Andromeda am Himmel würde stark auf eine Beziehung zur Galaxie hindeuten, und die Wolke ist sanft gekrümmt, als würde sie sich von der Galaxie wegwölben. Keine dieser Eigenschaften bindet die Wolke schlüssig physisch an die Galaxie, aber beide sind sicherlich provokativ. Wenn SDSO-1 wirklich Teil von Andromeda ist, sich aber außerhalb des Hauptkörpers der Galaxie befindet, würde dies bedeuten, dass die Wolke Zehntausende von Lichtjahren lang ist, was sie zu einer der größten zusammenhängenden Strukturen der Andromeda macht.
Wenn es sich in Andromedas riesigem Halo befindet – einer ungefähr kugelförmigen Ansammlung von Sternen, die die Galaxie umgeben – könnte es sich um Gas handeln, das dort von Sternenströmen weggeschleudert wird. Aber wenn ja, sollte auch reichlich Wasserstoff zu sehen sein, denn das ist der Hauptbestandteil von Sternen. Doch wie Sainty mit seinem Wasserstoff erkennenden Filter zeigte, hat die Wolke keine – oder zumindest zu wenig, um sie zu erkennen.
Andromeda bewegt sich auf unsere Milchstraße zu, wobei SDSO-1 ungefähr dazwischen liegt und einen weiteren potenziellen Hinweis bietet. Andromeda ist der Milchstraße so nahe, dass ihre einzelnen Halos möglicherweise interagieren und aneinander stoßen, wenn die beiden Galaxien im Weltraum vorbeiziehen. Diffuses Gas in den beiden galaktischen Halos würde sich bei einer Kollision verdichten und eine gekrümmte Struktur bilden, wie die Bugwelle eines Schiffes, das sich durch Wasser bewegt. Wenn das aber der Fall wäre, dürfte die Wolke nicht so nah bei Andromeda erscheinen. Stattdessen würde es ungefähr auf halber Strecke zwischen Andromeda und dem Zentrum der Milchstraße am Himmel erscheinen. Und dieses Szenario würde den Mangel an Wasserstoff noch nicht erklären.
Eine andere Möglichkeit ist, dass die Wolke physisch viel kleiner, aber viel näher an uns ist, was bedeutet, dass es sich um einen Nebel in der Milchstraße handelt, der nur zufällig in der Nähe von Andromeda auftaucht. Planetarische Nebel sind Gashüllen, die von sterbenden sonnenähnlichen Sternen abgestoßen werden, und sie sind normalerweise reich an Wasserstoff und Sauerstoff. Da der Zentralstern das Gas energetisiert, scheinen diese Nebel im Licht, das von beiden Elementen ausgestrahlt wird, hell zu erscheinen. Auch hier ist der Mangel an Wasserstoff in SDSO-1 verblüffend.
Es ist möglich, dass SDSO-1 der Überrest eines Milchstraßensterns ist, der als Supernova explodierte, aber dann sollte es auch im ultravioletten Licht und in Radiowellen leuchten. Bei der Suche nach älteren Beobachtungen von Andromeda sehen Astronomen jedoch nichts aus der Wolke bei anderen Wellenlängen, einschließlich Röntgenstrahlen und sichtbarem und infrarotem Licht.
Im Moment passt also kein bekannter Mechanismus zu allen Daten. Das ist zwar verwirrend, aber auch die Art von Dingen, die Wissenschaftler lieben. Das Lösen von Rätseln ist der Grund, warum wir in erster Linie Wissenschaftler sein wollten.
Die Tatsache, dass etwas so Riesiges an unserem Himmel bisher der Entdeckung entgangen ist, ist erstaunlich, wenn nicht gar überraschend für Astronomen. Große Teleskope neigen dazu, ein schmales Sichtfeld zu haben, daher ist es schwierig, Objekte zu beobachten, die eine große scheinbare Größe haben – besonders eines, das so weitläufig ist wie SDSO-1, das so breit wie drei Vollmonde am Himmel ist. Größere Instrumente verfehlten es einfach und konnten den Wald vor lauter Bäumen nicht sehen.
Außerdem ist die Wolke extrem schwach und erfordert sehr lange Belichtungszeiten, um sie überhaupt zu erkennen. Die Gesamtbeobachtungszeit in den Entdeckungs- und Bestätigungsbildern, die nur den doppelt ionisierten Sauerstofffilter verwendeten, betrug erstaunliche 160 Stunden. Sogar die Filter und Detektoren, die in professionellen Observatorien verwendet werden, sind auf eine andere Art der Beobachtung ausgelegt als Amateurteleskope. Dies verstärkt auch die Schwierigkeit, Objekte wie SDSO-1 zu finden. Selbst das 3,8-Meter-Teleskop Kanada-Frankreich-Hawaiidie ausgestattet ist mit eine unglaubliche 378-Megapixel-Kamera und ein Sauerstofffilter, sah genau bei die Stelle am Himmel, wo SDSO-1 sitzt und nichts gesehen hat. Es ist ein beeindruckendes Gerät, aber es wurde einfach nicht dafür entwickelt, etwas so Großes und Blasses am Himmel zu sehen.
Um dieses Rätsel zu lösen, sind Spektren erforderlich, die das Licht der Wolke in kleine Wellenlängenbereiche zerlegen, ähnlich wie Regentropfen Sonnenlicht in einen Regenbogen zerlegen. Durch sorgfältige Untersuchung des Spektrums von SDSO-1 kann die Geschwindigkeit seines Gases über den Doppler-Effekt bestimmt werden – die leichte Blauverschiebung seiner Farbe, wenn sich das Gas auf uns zu bewegt, oder die Rotverschiebung, wenn es sich wegbewegt. Wenn sich die Wolke mit einer ähnlichen Geschwindigkeit wie Andromeda bewegt, ist sie wahrscheinlich ein Teil dieser Galaxie. Wenn es sich stattdessen langsamer bewegt, dann ist es wahrscheinlich in unserem eigenen. Die Autoren der Studie berichten, dass solche Spektralbeobachtungen bereits im Gange sind, aber bis diese abgeschlossen sind, bleiben der Ursprung und das Verhalten dieser Wolke ein Rätsel.
Während SDSO-1 ein Rätsel darstellt, ist es auch so etwas wie ein Hoffnungsschimmer: Es zeigt uns, dass es noch viele Schätze am Himmel zu finden gilt. Wir müssen nur die richtigen Werkzeuge verwenden, um sie aufzudecken.
Dies ist ein Meinungs- und Analyseartikel, und die vom Autor oder den Autoren geäußerten Ansichten stimmen nicht unbedingt mit denen von überein Wissenschaftlicher Amerikaner.
Anmerkung des Herausgebers (12.01.23): Dieser Artikel wurde nach der Veröffentlichung bearbeitet, um die Beschreibungen der jeweiligen Rollen von Marcel Drechsler, Xavier Strottner und Yann Sainty bei der Entdeckung zu korrigieren.