Gaia, betrieben von der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA), vermisst den Himmel aus dem All, um die größte und präziseste dreidimensionale Karte unserer Galaxie zu erstellen. Vor einem Jahr veröffentlichte die Gaia-Mission den mit Spannung erwarteten zweiten Datensatz, der hochpräzise Messungen – Positionen, Entfernungen und Eigenbewegungen – von mehr als einer Milliarde Sternen in unserer Milchstraßen-Galaxie beinhaltet. Dieser Katalog hat umwälzende Studien in vielen Bereichen der Astronomie ermöglicht, die sich mit der Struktur, dem Ursprung und der Entwicklung der Milchstraße befassen und seit seiner Einführung im Jahr 2013 mehr als 1700 wissenschaftliche Publikationen hervorgebracht.

Dieses Bild zeigt Gaias Vollbild der Milchstraße, basierend auf Messungen von fast 1,7 Milliarden Sternen.

Dies hier ist eine der 74 nahegelegenen Galaxien, deren Sternentstehungsgebiete kürzlich vom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) im Rahmen einer astronomischen Durchmusterung mit dem Namen Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS (PHANGS) untersucht wurden. Bislang wurden etwa 100.000 dieser Sternentstehungsgebiete in über 750 Stunden Beobachtungszeit aufgenommen. Die außergewöhnliche Empfindlichkeit von ALMA gewährleistet Daten mit einer hohen Auflösung, um solche Regionen im Detail untersuchen zu können und zu zeigen, dass einige geradezu explodieren mit neuen Sternen, während andere sich eher gemächlich entwickeln.

Diese bereits vermutete Vielfalt im Ablauf, wie Sterne entstehen, war die Motivation hinter dieser umfangreichen Arbeit. Es gibt schon seit langem Theorien darüber, wie und warum diese Unterschiede zu erklären sind. Einige davon basieren auf den Eigenschaften der Muttergalaxie – wie zum Beispiel Größe, Alter oder interne Abläufe – doch das Fehlen von Daten mit hoher Auflösung hat bisher nicht erlaubt, diese zu testen.

Die große Fülle und Vielfalt an Daten des PHANGS-Projektes ermöglichen es bereits heute den Astronomen, einen tieferen Einblick zu bekommen, obwohl erst ein Drittel der Durchmusterung fertig ist. Im Rahmen des Projektes sollen über 300.000 Sternentstehungsgebiete beobachtet werden und letztendlich sollen diese Daten unser Verständnis darüber erweitern, wie die Eigenschaften einer Galaxie den Ablauf der Sternentehung darin beeinflussen.

Dieses Bild der Woche ist ein besonderer Leckerbissen: das erste Bild eines neuen Bewohners des Paranal-Observatoriums der ESO, dem SPECULOOS Southern Observatory. Diese Maschine zur Exoplanetensuche soll nahegelegene und doch schwache Sterne aufs Korn nehmen, um Exoplaneten für andere Teleskope zu suchen — wie dem in Bau befindlichen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO — die sie dann näher untersuchen werden. SPECULOOS besteht aus vier 1-Meter Teleskopen, die nach den Galileischen Monden Jupiters benannt sind, und verspricht die Öffnung neuer Horizonte in der Exoplanetenforschung.

Dieses Bild enthält jedoch offensichtlich keinen schwachen Stern, sondern die Galaxie NGC 6902. Bevor ein Teleskop mit seiner eigentlichen Arbeit beginnen kann, muss es durch eine Art Abnahmeprozedur, auch „erstes Licht“ genannt: das erste Mal, dass es für wissenschaftliche Zwecke eingesetzt wird. Astronomen wählen meist wohlbekannte Objekte für diesen ersten Test der Möglichkeiten eines neuen Teleskops aus. Also Test und Einweihung zugleich. In diesem Fall hat sich das Team NGC 6902 als erstes Zielobjekt für das Ganymede-Teleskop ausgesucht.

Das Ergebnis ist dieses tolle Bild einer Spiralgalaxie, die in etwa 120 Millionen Lichtjahren Entfernung im Sternbild Sagittarius (Schütze) steht. Die Spiralarme der Galaxie entspringen dem hellen Zentrum, bis sie sich schließlich in Fetzen eines blauen Nebels am Rand der Galaxie auflösen. Wenn Ganymede bei seinem ersten Einsatz so ein Bild produzieren kann, bei einem Objekt, für das es nicht einmal gedacht ist, dann sieht das sehr vielversprechend aus. Bleiben Sie dran!

New MUSE images of NGC 300 laid over a Wide Field Imager image, with individual stars clearly visible.

Angeschmiegt an die Brust des Sternbilds Virgo (Jungfrau) liegt ein wahrhaft kosmisches Juwel – die Galaxie Messier 61. Die prächtige Spiralgalaxie ist so ausgerichtet, dass wir von der Erde aus genau von „oben“ darauf schauen und bietet uns so einen atemberaubenden Blick auf ihre Struktur. Gas und Staub ihrer verschlungenen Spiralarme sind mit Milliarden von Sternen durchsetzt. Diese Galaxie ist ein Meer aus überschäumender Aktivität mit einer hohen Sternentstehungsrate und sowohl einem massereichen Nuclear Star Cluster als auch einem supermassereichen Schwarzen Loch in seinem Zentrum.

Messier 61 ist eines der größten Mitglieder des Virgo-Galaxienhaufens, der aus über tausend Galaxien besteht und das Zentrum des Virgo-Superhaufens bildet, zu dem auch unsere Milchstraße gehört. Diese atemberaubende Schönheit wurde 1779 entdeckt und hat die Astronomen seither in ihren Bann geschlagen. Vor einem Hintergrund gespickt mit anderen Galaxien erstrahlt M61 in voller Pracht – selbst aus einer Entfernung von über 50 Millionen Lichtjahren.

Das Bild entstand im Rahmen des Cosmic-Gems-Programms der ESO, einer Initiative, die mithilfe von ESO-Teleskopen Bilder interessanter oder optisch attraktiver Objekte zu schulischen Zwecken und für Öffentlichkeit sammelt. Dabei wird Teleskopzeit genutzt, die nicht für wissenschaftliche Beobachtungen geeignet wäre. Da diese Bilder auch für zukünftige wissenschaftliche Zwecke wertvoll sein könnten, werden sie den Astronomen über das Wissenschaftsarchiv der ESO zugänglich gemacht.

These two images both show the Galactic Centre, but the clarity of the image on the right is vastly improved. It was produced with the Multi-Conjugate Adaptive Optics Demonstrator (MAD), an instrument installed on ESO’s Very Large Telescope that is designed to compensate for the blurring effect of the atmosphere. It works by performing real-time corrections to the atmospheric turbulence by means of computer-controlled deformable mirrors.

The Milky Way as seen from ALMA in Chile.

Dieses Bild zeigt eine Zwerggalaxie im südlichen Sternbild Phönix, die aus naheliegenden Gründen den Namen Zwergphönix erhielt.

Die Zwergphönix Galaxie ist einzigartig, da sie nicht nach dem üblichen Schema als Zwerggalaxie eingestuft werden kann. Während sie aufgrund ihres Aussehens zu den sphäroidalen Galaxien zählen würde – die nicht genug Gas enthalten, um neue Sterne zu bilden – haben Untersuchungen gezeigt, dass sie eine eigene Gaswolke in ihrer Nähe besitzt, was auf Sternentstehung und eine Population junger Sterne schließen läßt.

Die Gaswolke liegt nicht innerhalb der eigentlichen Galaxie, ist jedoch gravitativ an sie gebunden – was bedeutet, dass sie letzendlich wieder in die Galaxie zurückfallen wird. Da die Gaswolke ganz in der Nähe steht, ist es wahrscheinlich, dass der Prozess, der zum Auswurf der Gaswolke geführt hat, immer noch andauert. Aus der Form der Gaswolke schließen die Astronomen, dass die wahrscheinlichste Ursche des Auswurfs wohl Supernovaexplosionen innerhalb der Galaxie waren.

Die Daten, aus denen dieses Bild erzeugt wurde, stammen aus dem ESO-Archiv und wurden im Rahmen des „Hidden Treasures“-Wettbewerbs ausgewählt.

FORS2, ein Instrument, das am Very Large Telescope der ESO installiert ist, erfasste die Spiralgalaxie NGC 3981 in ihrer ganzen Pracht. Das Bild, das im Rahmen des ESO-Programms „Cosmic Gems (Kosmische Juwelen)“ aufgenommen wurde, zeigt die Schönheit des südlichen Himmels, wenn die Bedingungen es nicht erlauben, wissenschaftliche Beobachtungen durchzuführen.

Dieses Bild ist ein Frabkomposit, das aus Aufnahmen des Digitized Sky Survey 2 (DSS2) erstellt wurde. Das Bildfeld beträgt ungefähr 2,4° x 2,0°.

Dieses tiefe Bild des Himmelsausschnitts um die elliptische Galaxie NGC 5018 bietet einen beeindruckenden Blick auf ihre schwachen Ströme von Sternen und Gasen. Diese filigranen Strukturen sind Merkmale der galaktischen Wechselwirkungen und liefern wichtige Hinweise auf die Struktur und Dynamik der frühen Galaxien.

Dieses Bild ist ein Farbmischbild aus Aufnahmen des Digitized Sky Survey 2 (DSS2).

Diese kommentierte Ansicht der Umgebung der elliptischen Galaxie NGC 5018 zeigt viele ihrer Nachbarn. Sie enthüllt auch einige Asteroiden, die durch Zufall während der Langzeitbelichtungen aufgenommen wurden, die nötig waren, um die filigranen Sternenströme zwischen den Galaxien sichtbar zu machen.

Dieses Übersichtsaufnahme um die elliptische Galaxie NGC 5018 bietet eine andere Sicht auf die kosmische Weite. Mit dem bloßen Auge sieht es fast leer aus. Während der langen Belichtungszeit haben die extrem empfindlichen Detektoren des VST eine Vielzahl von Sternen, Galaxien und sogar ein paar umherirrende Asteroiden aufgenommen, die diesen Bereich des Himmels durchqueren.

Diese Grafik zeigt die meisten Sterne im Sternbild Virgo (Jungfrau), die man mit bloßem Auge in einer klaren dunklen Nacht sehen kann. NGC 5018 befindet sich südlich des hellsten Sterns der Jungfrau - α Virginis, besser bekannt unter dem Namen Spica.

Ein Bild der nahen Galaxie ESO 325-G004, erstellt mit Daten, die vom NASA/ESA Hubble Space Telescope und dem MUSE-Instrument am VLT gesammelt wurden. MUSE hat die Geschwindigkeit von Sternen in ESO 325-G004 vermessen, um die Geschwindigkeitsdispersionskarte zu erzeugen, die über dem Bild von Hubble liegt. Die Kenntnis der Geschwindigkeiten der Sterne erlaubt es Astronomen, die Masse von ESO 325-G004 abzuleiten. Das Inset zeigt den Einsteinring, der aus der Verzerrung des Lichtes einer weiter entfernten Quelle durch die Zwischenlinse ESO 325-004 resultiert, die nach Subtraktion des Vordergrundlinsenlichtes sichtbar wird.

Dieses Bild vom NASA/ESA Hubble Space Telescope zeigt die vielfältige Ansammlung von Galaxien im Galaxienhaufen Abell S0740, der über 450 Millionen Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbildes Centaurus liegt. Der riesige elliptische ESO 325-G004 befindet sich in der Mitte des Haufens. Hubble löst Tausende von Kugelsternhaufen auf Umlaufbahnen ESO 325-G004 auf. Kugelsternhaufen sind kompakte Gruppen von Hunderttausenden von Sternen, die gravitativ miteinander verbunden sind. In der Entfernung der Galaxie erscheinen sie als Lichtpunkte, die im diffusen Halo enthalten sind. Dieses Bild entstand durch die Kombination der im Januar 2005 aufgenommenen wissenschaftlichen Beobachtungen von Hubble mit den ein Jahr später aufgenommenen Hubble-Heritage-Beobachtungen für ein 3-Farben-Komposit. Die Filter, die blaues, rotes und infrarotes Licht isolieren, wurden mit der Advanced Camera for Surveys an Bord von Hubble verwendet.

Diese künstlerische Darstellung zeigt eine staubige Galaxie im fernen Universum, die viel schneller Sterne bildet als in unserer Milchstraße. Neue ALMA-Beobachtungen haben es Wissenschaftlern ermöglicht, den Staubschleier zu lüften und zu sehen, was bisher unzugänglich war – dass solche Starburstgalaxien im Vergleich zu friedlicheren Galaxien einen Überschuss an massereichen Sternen haben.

Galaxien im fernen Universum beobachtet man heute noch in ihrer Jugendzeit. Sie haben daher relativ nur eine kurze und ereignislose Sternentstehungsgeschichte. Dies macht sie zu einem idealen Labor, um die frühesten Epochen der Sternentstehung zu erforschen. Aber das hat seinen Preis – sie sind oft von Staub umhüllt, der die korrekte Interpretation der Beobachtungen behindert.

Diese Art von Galaxie bildet typischerweise Sterne mit so hoher Geschwindigkeit, dass Astronomen sie als "Starbursts" bezeichnen. Sie können bis zu 1000 mal mehr Sterne pro Jahr bilden als die Milchstraße. Dank der einzigartigen Fähigkeiten von ALMA ist es den Astronomen gelungen, den Anteil der massereichen Sterne in solchen Galaxien zu messen.

Dieses Bild zeigt die vier von ALMA beobachteten entfernten Starburstgalaxien. Die oberen Bilder zeigen die ¹³CO Emission jeder Galaxie, während die unteren ihre C¹⁸O Emission zeigen. Durch das Verhältnis dieser beiden Isotopologen konnten Astronomen ermitteln, dass diese Galaxien einen Überschuss an massereichen Sternen haben.

Dieses ESO-Bild der Woche zeigt das Zentrum einer Galaxie namens NGC 5643. Diese ist 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, steht im Sternbild Lupus (der Wolf) und ist eine sogenannte Seyfertgalaxie. Diese Galaxien haben sehr leuchtkräftige Zentralregionen – von denen man annimmt, dass sie von Materie gespeist werden, die von einem supermassereichen Schwarzen Loch eingefangen wird – und die manchmal auch durch Staubwolken und intergalaktische Materie verdeckt werden können.

Somit ist es oft schwierig, das aktive Zentrum einer Seyfertgalaxie zu beobachten. Und NGC 5643 hält noch eine weitere Hürde bereit: Wir blicken unter einem steilen Winkel auf sie, was es noch schwieriger macht, die Vorgänge in ihrem Zentrum zu beobachten. Doch haben Wissenschaftler jetzt das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zusammen mit Archivdaten des Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) Instruments am Very Large Telescope der ESO genutzt, um diese Ansicht von NGC 5643 zu erzeugen – komplett mit ausströmendem ionisiertem Gas, das sich im Raum verteilt.

Diese eindrucksvollen Ausflüsse treten auf beiden Seiten der Galaxie aus und werden durch Materie verursacht, die von der Akkretionsscheibe um das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum von NGC 5643 ausgestoßen wird. In ihrer Kombination zeigen die Daten von ALMA und VLT, dass die Zentralregion aus zwei separaten Komponenten besteht: einer spiralförmigen rotierenden Scheibe (sichtbar in rot), die aus kaltem molekularem Gas besteht, das man durch seinen Anteil an Kohlenstoffmonoxid nachweisen kann, sowie dem ausströmenden Gas, nachweisbar durch den ionisierten Sauerstoff und Wasserstoff (in Orange- und Blautönen dargestellt), senkrecht zur Scheibe der Zentralregion.

Zwei Spiralgalaxien sind auf diesem Bild des VIMOS-Instruments am Very Large Telescope (VLT) der ESO in einem schicksalhaften, wirbelnden Tanz verschlungen. Die zwei wechselwirkenden Galaxien – NGC 5426 und NGC 5427 – stellen gemeinsam das interessante astronomische Objekt Arp 271 dar, das Motiv des letzten Bildes, das mit VIMOS vor seiner Stilllegung am 24. März 2018 aufgenommen wurde.

VIMOS – oder ausgeschrieben: der VIsible Multi-Object Spectrograph – wurde ganze 16 Jahre am VLT betrieben. In dieser Zeit hat er Wissenschaftlern dazu gedient, die ungestüme Jugend der heute massereichsten Galaxien zu entschlüsseln, atemberaubende Dreifach-Galaxien-Wechselwirkungen zu beobachten und tiefgreifende kosmologische Fragestellung zu benatworten, zum Beispiel wie die massereichsten Galaxien im Universum so groß werden konnten. Statt sich auf Einzelobjekte zu konzentrieren, konnte VIMOS simultan über Hunderte von Galaxien detailierte Informationen sammeln. Das empfindliche Instrument sammelte Spektren von Zehntausenden Galaxien quer durch das ganze Universum und zeigte auf, wie sie entstanden, wuchsen und sich entwickelten.

Arp 271 erscheint in diesem Bild vor einem Hintergrund aus weit entfernten Galaxien und man sieht Schleier aus bläulichem Gas, Staub und jungen Sternen, die eine Brücke zwischen beiden Galaxien bilden – Folge ihrer gegenseitigen gravitativen Interaktion. Wie viele astronomische Beobachtungen schaut auch dieses Bild zurück in die Vergangenheit. Durch die unvorstellbare Tiefe des Raums zwischen der Erde und Arp 271 zeigt uns das Bild, wie die Galaxien vor über 110 Millionen Jahren aussahen, der Zeitdauer, die ihr Licht gebraucht hat, uns zu erreichen. Diese Art von Verschmelzung droht wohl auch unserer eigenen Milchstraße, der nach Auffassung der Wissenschaftler ein ähnlicher Zusammenstoß mit mit unserem Nachbarn, der Andromedagalaxie bevorsteht.

Dieses Bild zeigt den riesigen Galaxienhaufen MACS J1149.5+223, dessen Licht über 5 Milliarden Jahre gebraucht hat, um uns zu erreichen. Die gewaltige Masse des Haufens beugt das Licht von weiter entfernten Objekten. Das Licht dieser Objekte wird durch Gravitationslinsen vergrößert und verzerrt. Derselbe Effekt ist die Erzeugung mehrerer Bilder von denselben entfernten Objekten verantwortlich.

Dieses Bild zeigt den Galaxienhaufen MACS J1149.5+2223, aufgenommen mit dem NASA/ESA Hubble Space Telescope. Das Inset-Bild stellt die weit entfernte Galaxie MACS1149-JD1 dar, wie sie vor 13,3 Milliarden Jahren aussah und nun mit ALMA beobachtet wurde. Dabei ist die mit ALMA detektierte Sauerstoffverteilung rot dargestellt.