Door twee van de krachtigste radiotelescopen op aarde te combineren, een internationaal team van onderzoekers onder leiding van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie (MPIfR) in Bonn, heeft tot nu toe de meest gevoelige kaarten gemaakt van de radio-emissie van grote delen van het noordelijke Galactische vlak. De gegevens zijn gemaakt met de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico in twee verschillende configuraties en de 100-m Effelsberg-telescoop bij Bonn. Dit biedt voor het eerst een radio-onderzoek dat alle hoekschalen tot 1,5 boogseconde bestrijkt, de schijnbare grootte van een tennisbal die op de grond ligt en gezien vanuit een vliegend vliegtuig. In tegenstelling tot eerdere onderzoeken, GLOSTAR observeerde niet alleen het radiocontinuüm in het frequentiebereik van 4-8 GHz in volledige polarisatie, maar tegelijkertijd ook spectraallijnen die via radiorecombinatielijnen het moleculaire gas (uit methanol en formaldehyde) en atomair gas traceren.

Een overzicht en de eerste resultaten zijn gepubliceerd in een reeks van vier verwante papers in Astronomie en astrofysica .

Het Global View on Star Formation in the Milky Way (GLOSTAR)-project biedt de meest gevoelige kaarten van de radio-emissie van grote delen van het noordelijke Galactische vlak tot nu toe, genomen met de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico in twee verschillende configuraties en MPIfR's 100-m Effelsberg radiotelescoop. De opwindende reeks nieuwe gegevens wordt nu gebruikt om het interstellaire medium in de Melkweg te bestuderen, evenals massieve sterren in hun kindertijd en hun dood. Kort na de 50e verjaardag van de Effelsberg radiotelescoop, een reeks artikelen op basis van de GLOSTAR-gegevens zijn nu gepubliceerd door Astronomie en astrofysica .

Terwijl een interferometer zoals de VLA zeer scherpe beelden van de lucht kan produceren, de grootschalige emissie gaat vaak verloren. Echter, de diffuse radio-emissie kan worden hersteld door gegevens van de 100-m Effelsberg-telescoop toe te voegen, zoals getoond in Fig. 1. "Dit toont duidelijk aan dat de Effelberg-telescoop nog steeds erg cruciaal is, zelfs na 50 jaar gebruik", zegt Andreas Brunthaler, hoofdauteur van het eerste artikel dat een overzicht geeft van het onderzoek en de uitdagende technieken voor datareductie beschrijft. Om de volledige 145 vierkante graden van het onderzoek in kaart te brengen, het team moest kleinere afbeeldingen combineren van bijna 50, 000 verschillende posities. "We hadden ongeveer 700 uur observatietijd nodig op de VLA, die bijna 40 Terabyte aan ruwe data genereerde", legt Sergio Dzib uit, die de gegevenskalibratie-inspanningen van de VLA-gegevens leidde. Terwijl het Effelsberg-gedeelte van het onderzoek loopt, de onderzoeksgegevens worden al gebruikt voor nieuwe en opwindende wetenschap.

Eerdere onderzoeken hebben slechts ongeveer 30% van de verwachte aantallen supernovaresten in de Melkweg gedetecteerd. Dankzij de ongekende gevoeligheid van de GLOSTAR-enquête, alleen al in de VLA-gegevens konden 80 nieuwe kandidaten worden gevonden, verdubbeling van het aantal in het waargenomen gebied. Met de toevoeging van de Effelsberg-gegevens, dit aantal zal naar verwachting stijgen. "Dit is een belangrijke stap om dit al lang bestaande mysterie van de ontbrekende supernovaresten op te lossen", legt Rohit Dokara uit, een doctoraatsstudent aan de MPIfR en hoofdauteur van de tweede paper.

Met de opwindende resultaten van de submm- en ver-infraroodgolflengte-onderzoeken vanuit de grond en de ruimte worden de massieve en koude stofklonten waaruit massieve clusters worden gevormd nu melkwegstelselbreed gedetecteerd. Als aanvulling op deze onderzoeken, de GLOSTAR-enquête biedt een zeer krachtig en uitgebreid beeld van, beide, de geïoniseerde en moleculaire tracers van stervorming in het Galactische vlak.

Het onderzoek heeft ook betrekking op het nabijgelegen Cygnus X stervormingscomplex. Hier, nieuwe bronnen met 6.7 GHz methanol maser emissie werden gedetecteerd. "De 6,7 GHz-lijn van methanol wordt uitsluitend aangetroffen in regio's waar zeer zware sterren van minstens 8 zonnemassa's worden gevormd", zegt Karl Menten, directeur bij de MPIfR, de initiatiefnemer van GLOSTAR. Hij ontdekte deze methanol-maser, de op één na sterkste spectraallijn van radiogolven, voor het eerst in het insterstellaire medium precies 30 jaar geleden. Terwijl alle methanolmasers in het Cygnus X-complex geassocieerd zijn met stofemissie, minder dan de helft van de bronnen wordt ook gedetecteerd in het radiocontinuüm.

"Deze masers zijn wegwijzers voor sterren in een zeer vroeg evolutionair stadium, zelfs voordat detecteerbare radio-emissie kan worden gezien", legt Gisela Ortiz-León uit van de MPIfR, die de studie van de Cygnus X-regio leidt. Het identificeren van echte massieve "proto"-sterren is al lang een doel van onderzoek naar stervorming.

Terwijl optisch licht zwaar wordt geabsorbeerd door interstellair stof, radiogolven geven een kijkje in de meest centrale gebieden van de Melkweg. Zoeken in de nieuwe continuümkaart die met de VLA is waargenomen in de richting van het Galactische Centrum voor radio-emissie geassocieerd met potentiële jonge stellaire objecten uit een recent gepubliceerde catalogus, maakt een beter begrip van hun evolutiestadium mogelijk. "Terwijl we voor een groot aantal van hen radio-emissies vinden, veel van de objecten missen radio-tegenhangers en stofemissie, wat suggereert dat ze meer geëvolueerd zijn en hun geboortewolken al hebben verspreid", meldt Hans Nguyen, een andere promovendus aan de MPIfR, die het onderzoek naar deze jonge stellaire objecten leidt. De bijbehorende radiobronnen maken verdere beperkingen van de stervormingssnelheid in het Galactische Centrum mogelijk.

Het grote aantal bronnen catalogiseren is ook een uitdaging. Het verwachte aantal bronnen in de volledige GLOSTAR-afbeeldingen is enkele tienduizenden bronnen van verschillende aard. "Er zijn bijna 100 bronnen per vierkante graad en we gebruiken alle beschikbare informatie om ze te classificeren", legt Sac Medina uit, co-auteur van de vier papers en een voormalig promovendus aan de MPIfR, die het eerste broncataloguspapier leidde en momenteel de catalogus van de volledige GLOSTAR D-configuratieafbeeldingen voorbereidt.

Sinds het prille begin, de MPIfR heeft vele uitgebreide onderzoeken van de radiohemel uitgevoerd, de meeste van hen op langere golflengten. Het GLOSTAR-onderzoek is het eerste onderzoek in het 4-8 GHz-regime dat kan wedijveren met ruimte-IR-onderzoeken in termen van ruimtelijke schalen en dynamische bereiken en zal daarom een ​​unieke dataset opleveren met echte legacy-waarde voor een wereldwijd perspectief op stervorming in onze Heelal.

GLOSTAR, de Global View on Star Formation in the Milky Way survey maakt gebruik van de breedband (4-8 GHz) C-band ontvangers van de VLA en de Effelsberg 100-m radiotelescoop om een ​​onbevooroordeeld onderzoek uit te voeren om stervormingsgebieden in de Melkweg te karakteriseren . Dit onderzoek van het galactische middenvlak detecteert veelbetekenende tracers van vroege fasen van stervorming met hoge massa:compact, ultra- en hypercompacte HII-regio's, en 6,7 GHz methanol (CH3OH) masers, die enkele van de vroegste evolutionaire stadia in de vorming van zware sterren volgen en kunnen worden gebruikt om de posities van zeer jonge stellaire objecten te bepalen, velen van hen zijn nog steeds diep verankerd in hun geboortemateriaal. Het waarnemingscentrum bevindt zich op 5,8 GHz en dekt ook de emissie van de 4,8 GHz formaldehyde (H2CO) en meerdere radiorecombinatielijnen (RRL's), die allemaal in toekomstige publicaties zullen worden gepresenteerd. De GLOSTAR-waarnemingen zijn gedaan met de VLA B- en D-configuraties en de Effelsberg 100-m-telescoop voor de grootschalige structuur.