Im Jahr 1907 bemerkte Barnard auffällige dunkle Streifen in der Nähe heller Nebel im Sternbild Stier. Obwohl die Natur dieser dunklen Strukturen damals noch unklar war, äußerte er die Vermutung, dass der Zusammenhang zwischen Nebulositäten und Leerräumen eines Tages grundlegend für das Verständnis der „wahren Struktur des Himmels“ sein würde. über ein Jahrhundert später wurden diese dunklen Streifen als Filamente aus Staub und Gas identifiziert. Ziel dieser Arbeit ist es, einen ganzheitlichen Blick auf die Struktur von Filamenten, ihre Verbindung zur Sternentstehung sowie den Einfluss der Umgebung auf sie zu werfen. Vor fünfzehn Jahren zeigte das Herschel-Weltraumteleskop, dass Filamente das interstellare Medium der Milchstraße durchziehen und eine zentrale Rolle bei der Sternentstehung spielen. Bemerkenswerterweise weisen diese Filamente über die gesamte Galaxie hinweg eine nahezu konstante radiale Breite auf, was auf einheitliche Anfangsbedingungen für die Sternentstehung hindeutet. Diese Annahme wurde jedoch in den letzten zehn Jahren durch neue hochauflösende Beobachtungen infrage gestellt, die Zweifel an der tatsächlichen Struktur der Filamente aufkommen ließen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird das Vorhandensein einer typischen Filamentbreite untersucht, deren mögliche Variation in unterschiedlichen Regionen sowie die physikalischen Eigenschaften, die diese Variation verursachen könnten. Die Analyse basiert auf einer homogenen Stichprobe von Regionen im Orion, die alle mit dem Interferometer ALMA in hoher Auflösung beobachtet wurden. Die im Rahmen der EMERGE Early ALMA Survey identifizierten Filamente bilden eine Substruktur innerhalb dieser Regionen, die deren gesamte Masse an dichtem Gas umfasst. Die massereichsten unter diesen Filamenten entstehen möglicherweise durch das Zusammenführen mehrerer Strukturen und tragen maßgeblich zur Sternentstehung in ihren jeweiligen Regionen bei. Die gemessenen Breiten dieser Filamente zeigen eine systematische Variation zwischen den Regionen, die durch deren Dichte beeinflusst wird und zusätzlich durch den von außen wirkenden Druck moduliert wird. Die Umgebung kann nicht nur äußeren Druck auf Filamente ausüben, sondern auch das dichte Gas in ihrem Inneren beeinflussen. Kosmische Strahlung ist die einzige externe Strahlung, die energiereich genug ist, um in diese dichten Bereiche einzudringen und dort die chemische Evolution, die interne Erwärmung sowie das energetische Gleichgewicht zu steuern. Ursprünglich als homogen über die Galaxie verteilt angenommen, wurde die Ionisationsrate durch kosmische Strahlung in den letzten 30 Jahren mehrfach revidiert. Die Faktoren, die ihren Wert beeinflussen, sowie ihre Auswirkungen auf die Sternentstehung sind bis heute Gegenstand wissenschaftlicher Diskussionen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird der durch kosmische Strahlung verursachte Ionisationsprozess in zwei dichten Filamenten untersucht. Die Ionisationsrate hängt von der Gasdichte innerhalb der Filamente ab und ist an aktiven Sternentstehungsorten erhöht. Im Mittel unterscheidet sich die Ionisationsrate jedoch zwischen den beiden Filamenten, was auf einen zusätzlichen Einfluss durch Magnetfelder hindeutet. In einem der Filamente scheint das Magnetfeld das Eindringen der kosmischen Strahlung zu hemmen, wodurch lokale Bereiche mit geringer Ionisation entstehen. In diesen Bereichen dominiert vermutlich die Gravitation, was zu einer ungleichmäßigen strukturellen Entwicklung des Filaments führen kann. Die zentrale Erkenntnis dieser Arbeit ist, dass Filamente keine isolierten Strukturen sind, sondern in eine komplexe interstellare Umgebung eingebettet sind. Ihre Breite – und generell ihre Struktur – ist nicht stetig, sondern wird dauerhaft durch äußere Einflüsse geprägt. Ein umfassendes Verständnis der Filamententwicklung und ihres Einflusses auf die Sternentstehung erfordert es daher, diese Umweltfaktoren zu berücksichtigen und gezielt zu untersuchen. Diese Arbeit stellt einen ersten Schritt in diese Richtung dar und soll zu einem tieferen Verständnis der „wahren Struktur des Himmels“ beitragen.
A. Socci (Wed,) studied this question.