Galaktische 'Wind'-erdrückende Sternentstehung ist am weitesten entfernt

Anonim

Zum ersten Mal wurde ein starker "Wind" von Molekülen in einer 12 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie entdeckt. Auf der Suche nach einer Zeit, in der das Universum weniger als 10 Prozent seines aktuellen Alters ausmachte, beleuchtet die Forschung von Austin Justin Spilker an der Universität von Texas, wie die frühesten Galaxien die Geburt von Sternen regulieren, damit sie sich nicht auseinanderreißen. Die Forschung wird in der 7. Ausgabe der Zeitschrift Science erscheinen .

"Galaxien sind komplizierte, unordentliche Tiere, und wir denken, dass Abflüsse und Winde entscheidende Faktoren dafür sind, wie sie sich bilden und entwickeln und ihre Wachstumsfähigkeit regulieren", sagte Spilker.

Einige Galaxien wie die Milchstraße und Andromeda haben relativ langsame und gemessene Sterbierraten, wobei sich jedes Jahr etwa ein neuer Stern entzündet. Andere Galaxien, bekannt als Starburst-Galaxien, schmieden hunderte oder sogar tausende Sterne pro Jahr. Dieses furiose Tempo kann jedoch nicht unbegrenzt aufrechterhalten werden.

Um zu verhindern, dass sie in einem kurzlebigen Glanz ausbrennen, drosseln einige Galaxien ihre Ausreißersterbe, indem sie - zumindest vorübergehend - riesige Gasvorräte in ihre weitläufigen Halos ausstoßen, wo das Gas entweder ganz entweicht oder langsam wieder in die Galaxie zurückregnet, die zukünftige Sternentstehungsausbrüche auslösen.

Bisher waren Astronomen jedoch nicht in der Lage, diese gewaltigen Abflüsse im sehr frühen Universum direkt zu beobachten, wo solche Mechanismen notwendig sind, um zu verhindern, dass Galaxien zu groß werden, zu schnell.

Spilkers Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) zeigen zum ersten Mal einen gewaltigen galaktischen Wind aus Molekülen in einer Galaxie, als das Universum nur 1 Milliarde Jahre alt war. Dieses Ergebnis liefert Einsichten darüber, wie bestimmte Galaxien im frühen Universum in der Lage waren, ihr Wachstum selbst zu regulieren, so dass sie Sterne über kosmische Zeit hinweg bilden konnten.

Astronomen haben Winde mit der gleichen Größe, Geschwindigkeit und Masse in nahegelegenen Starburst-Galaxien beobachtet, aber die neue ALMA-Beobachtung ist der entfernteste unzweideutige Abfluss, der jemals im frühen Universum gesehen wurde.

Die Galaxie, bekannt als SPT2319-55, ist mehr als 12 Milliarden Lichtjahre entfernt. Es wurde vom South Pole Telescope der National Science Foundation entdeckt.

ALMA war in der Lage, dieses Objekt mit Hilfe einer Gravitationslinse, die von einer anderen Galaxie zur Verfügung gestellt wurde, die fast genau entlang der Sichtlinie zwischen Erde und SPT2319-55 liegt, in so großer Entfernung zu beobachten. Gravitationslinsen - die Beugung von Licht aufgrund der Schwerkraft - vergrößert die Hintergrundgalaxie, um sie heller erscheinen zu lassen, was es den Astronomen ermöglicht, sie genauer zu beobachten, als sie es sonst könnten. Astronomen verwenden spezialisierte Computerprogramme, um die Effekte der Gravitationslinsenentfernung zu entschlüsseln, um ein genaues Bild des entfernteren Objekts zu rekonstruieren.

Diese linsengestützte Ansicht offenbarte einen starken Wind von sternförmigem Gas, der die Galaxie mit fast 800 Kilometern pro Sekunde verlässt. Statt einer konstanten, sanften Brise weht der Wind in einzelnen Büscheln davon und entfernt das Gas, das den Stern bildet, genauso schnell, wie die Galaxie dieses Gas in neue Sterne verwandeln kann.

Der Abfluss wurde durch die Millimeterwellen-Signatur eines Moleküls namens Hydroxyl (OH) nachgewiesen, das als Absorptionslinie erschien: im Wesentlichen der Schatten eines OH-Fingerabdrucks im hellen Infrarotlicht der Galaxie.

Molekulare Winde sind ein effizienter Weg für Galaxien, ihr Wachstum selbst zu regulieren, merken die Forscher an. Diese Winde werden wahrscheinlich entweder durch die kombinierten Effekte aller Supernova-Explosionen ausgelöst, die mit der schnellen, massiven Sternentstehung einhergehen, oder durch eine starke Freisetzung von Energie, wenn ein Teil des Gases in das Zentrum des supermassiven Schwarzen Lochs fällt .

"Bis jetzt haben wir nur eine Galaxie in solch einer bemerkenswerten kosmischen Distanz beobachtet, aber wir würden gerne wissen, ob solche Winde auch in anderen Galaxien vorhanden sind, um zu sehen, wie häufig sie sind", schloss Spilker. "Wenn sie in praktisch jeder Galaxie vorkommen, wissen wir, dass molekulare Winde sowohl allgegenwärtig sind als auch eine wirklich übliche Möglichkeit für Galaxien sind, ihr Wachstum selbst zu regulieren."

Diese Forschung wird in einem Artikel mit dem Titel "Schneller molekularer Abfluss aus einer staubigen sternenbildenden Galaxie im frühen Universum" von JS Spilker et al. in der Zeitschrift Wissenschaft .

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