Galaxien, so wie sie waren

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Hubble-Aufnahme eines Feldes mit entfernten Galaxien. Das CANDELS-Projekt hat diese und andere Daten mit dem Ziel untersucht, herauszufinden, wie sich Galaxien im frühen Universum bilden und entwickeln. NASA / Hubble

 

Galaxien kommen heute im Wesentlichen in zwei Spielarten vor: rötliche, elliptisch geformte Ansammlungen älterer Sterne und bläuliche, spiralförmige Objekte, beherrscht von jungen Sternen. Die gängige Meinung besagt, daß beide Spielarten miteinander in Beziehung stehen; die Ellipsen stellen danach ein älteres, weiter entwickeltes Galaxienstadium dar. Astronomen haben während des vergangenen Jahrzehnts entdeckt, daß diese beiden Kategorien auch auf Galaxien im frühen Universum anwendbar zu sein scheinen. Insbesondere Galaxien, die zu uns so entfernt sind, daß ihr Licht für etwa elfeinhalb Milliarden Jahre unterwegs gewesen ist, das entspricht 84% des Alters des Universums, fallen im Allgemeinen auch in diese beiden Gruppen.

Ein großes Rätsel dieser frühen Galaxientypen liegt in ihren besonderen Eigenschaften: heutige rote, elliptische Galaxien besitzen für gewöhnlich große Durchmesser, aber im fernen Kosmos sind die entsprechenden Galaxien viel kleiner – vielleicht um das 5-fache als örtliche Ebenbilder mit gleicher Masse und zudem viel kleiner als ihre blauen, sternbildenden Gegenstücke. Wenn mit der Zeit Galaxien an Masse zulegen, sei es durch Kollisionen oder andere Prozesse, würde man erwarten, daß sie mit der Zeit auch an Größe zunehmen. Sofern die frühen roten Galaxien tatsächlich ältere Abschnitte bläulicherer Objekte verkörpern, sollten diese roten Galaxien somit als Klasse massereicher und größer sein, aber auf keinen Fall kleiner.

Im CANDELS-Projekt (Cosmic Assembly Near-Infrared Deep Extragalactic Legacy Survey) hat man durch optische und infrarote Beobachtungen entfernter Galaxien eine sehr große Datenmenge erhalten. In einer ihrer Arbeiten, diesen Monat veröffentlicht, bietet das CANDELS-Team eine Lösung für das oben angesprochene Dilemma an. Sie untersuchten eine Reihe von Galaxien, deren Licht zwischen etwa neun und zwölf Milliarden Jahre unterwegs gewesen ist.

Basierend auf den gemessenen Sternentstehungsraten in blauen Galaxien, die aus der Strahlung abgeleitet wurden, kommt das Team zu dem Ergebnis, daß die Galaxien Kollisionen durchlaufen haben, die Sternentstehung auslösen. Dies ist der Grund, weshalb diese Galaxien so extrem hell strahlen. Jedoch nach rund einer Milliarde Jahren ließen die Sternentstehungsausbrüche viele der Galaxien ohne weiteren Brennstoff zurück und im Ergebnis schrumpften die Galaxien auf Größenordnungen, die diese kompakten roten Galaxien bilden, die so rätselhaft erscheinen. Im späteren Universum sind die sternbildenden Galaxien auf bedeutend größere Abmessungen angewachsen und folglich erstreckt sich ihre Sternbildung über größere Volumina, so daß dieser unterdrückende Mechanismus nicht wirkt und Galaxien zurückläßt, die ihre Abmessungen als elliptische Galaxien bewahren.

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