Das Zentrum unserer Milchstraße. klicken um zu vergrößern
Astronomen untersuchen nahegelegene „leuchtende Infrarotgalaxien“, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, wie extrem entfernte Galaxien aussehen könnten. Einige dieser Galaxien sind 1/50 so groß wie die Milchstraße (2000 Lichtjahre Durchmesser), aber sie haben die gleiche Menge an Gas. Dieses dicht gepackte Gas verursacht eine nahezu konstante Sternentstehung und speist supermassereiche Schwarze Löcher. So sah wahrscheinlich das frühe Universum aus.
Wenn Sie nicht zum malerischen Sandstrand von Waikiki Beach reisen können, können Sie immer das nächstbeste tun und eine lokale Küste besuchen. Beide „Hot Spots“ bekommen viel Sonne.
Astronomen wenden eine ähnliche Sightseeing-Taktik an und untersuchen nahegelegene extreme Galaxien, die als „leuchtende Infrarotgalaxien“ bekannt sind, um mehr über ihre entfernten Gegenstücke im frühen Universum zu erfahren. Die Astronomin Christine Wilson (Smithsonian Astrophysical Observatory / McMaster University) und ihre Kollegen haben einige überraschende Gemeinsamkeiten zwischen diesen extremen Galaxien und ihren weltlichen Verwandten wie der Milchstraße gefunden.
"Diese Galaxien sind in mancher Hinsicht ungewöhnlich, in anderen jedoch überraschend normal", sagte Wilson. "Sie sind wie Riesenmammutbäume - sie sehen spektakulär aus, aber sie wachsen aus demselben Schmutz wie Ihr Grundstrauch."
Wilson präsentierte die Ergebnisse ihres Teams heute in einer Pressekonferenz auf dem 208. Treffen der American Astronomical Society.
Leuchtende und ultraluminöse Infrarotgalaxien sind Inseln aus Sternen und Staub, die bei großen Infrarotwellenlängen die große Mehrheit (90-99 Prozent) ihres Lichts emittieren. Alle bekannten Beispiele zeigen Hinweise auf Galaxienwechselwirkungen und Fusionen, die sie aufrühren. In den Zentren dieser Galaxien krachen Gas und Staub zusammen, was zu enormen Sternentstehungsschüben führt oder riesige zentrale Schwarze Löcher speist.
"Die gesamte Aktion in diesen Galaxien findet in ihren Zentren statt", sagte Wilson.
Ähnliche Wechselwirkungen waren im frühen Universum viel häufiger, als Galaxien näher beieinander lagen. Beobachtungen haben viele Beispiele für extreme Galaxien in Entfernungen von 8 bis 10 Milliarden Lichtjahren entdeckt. In diesen großen Entfernungen ist eine detaillierte Untersuchung mit aktuellen Instrumenten schwierig, daher das Interesse der Astronomen an ihren Gegenstücken in der Nähe.
Um diese galaktischen „Hot Spots“ zu untersuchen, verwendeten Wilson und ihre Kollegen das Smithsonian Submillimeter Array. Die hohe räumliche Auflösung des Arrays war für diese Studie von entscheidender Bedeutung, sodass das Team galaktische Zentren untersuchen konnte, in denen der größte Teil der Sternentstehung stattfindet.
"Einige dieser Galaxien haben so viel Gas wie die Milchstraße in einer Region mit einem Durchmesser von nur 2.000 Lichtjahren - ein Fünfzigstel (1/50) der Größe unserer Galaxie", erklärte Wilson.
Ungefähr drei Viertel der Zeit treibt dieses Gas Ausbrüche der Sternentstehung an. In anderen Fällen speist das Gas ein riesiges Schwarzes Loch. In jedem Fall wird im Infrarotbereich viel Energie abgepumpt.
Wilson und ihre Kollegen bestimmten die Gesamtmenge an Gas und Staub in jeder der fünf leuchtendsten Galaxien, die sie untersuchten. Sie teilten die beiden Zahlen, um das Gas-Staub-Verhältnis zu berechnen.
Galaxien wie die Milchstraße enthalten typischerweise etwa 100-mal mehr Gas als Staub. Überraschenderweise zeigten die extremen Infrarotgalaxien ähnliche Werte.
"Angesichts ihrer ungewöhnlichen Umgebung bin ich mir nicht sicher, ob ich ein normales Gas-Staub-Verhältnis erwartet hätte", sagte Wilson. "Die Tatsache, dass wir einen normalen Wert sehen, legt nicht nur nahe, dass unsere Massenberechnungen korrekt sind, sondern auch, dass diese Galaxien unseren eigenen ähnlicher sind, als wir vielleicht vermutet haben."
Leuchtende Infrarotgalaxien zeigen auch einige interessante Unterschiede zu ihren Cousins im frühen Universum. Beispielsweise weisen entfernte Galaxien typischerweise eine zehnmal hellere molekulare Emission auf, was darauf hinweist, dass sie mehr Gas enthalten. Dieses Gas neigt auch dazu, sich schneller zu bewegen, was den Beweis erbringt, dass die Galaxien massereicher sind. Am interessantesten ist, dass entfernte extreme Galaxien größer zu sein scheinen, was darauf hindeutet, dass die Gasdichte in diesen entfernten Galaxien trotz ihrer größeren Gesamtgasmenge tatsächlich niedriger sein kann.
Zukünftige Arbeiten von Wilson und ihrem Team werden sich darauf konzentrieren zu bestimmen, wie sich die Eigenschaften von Galaxien ändern, wenn Wechselwirkungen und Fusionen im Laufe der Zeit fortschreiten.
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) mit Hauptsitz in Cambridge, Massachusetts, ist eine gemeinsame Zusammenarbeit zwischen dem Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Harvard College Observatory. CfA-Wissenschaftler, die in sechs Forschungsabteilungen unterteilt sind, untersuchen den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.
Originalquelle: CfA-Pressemitteilung
