Röntgenstrahlung aus Galaxien mit Sternentstehung

Print Friendly, PDF & Email

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Die sternbildende Galaxie NGC 694, wie im Röntgenlicht (blau) und optischen Licht zu sehen. Die Röntgenstrahlung ist großteils auf Vorgänge zurückzuführen, die mit Sternentstehung in Verbindung stehen und Astronomen haben herausbekommen, wie die Sternentstehungsrate aus dem gemessenen Fluß der Röntgenstrahlung zu bestimmen ist. X-ray: NASA / CXC / CfA / R. Tuellmann et al. Optical: NASA / AURA / STScI

 

Sternentstehung läßt eine Galaxie aufleuchten, da viele neu entstandene Sterne massereich, heiß und hell sind. Diese jungen Sterne sind aus Material in staubigen Wolken entstanden, die deren sichtbares Licht verschlucken und so sind leuchtkräftige Galaxien in unserem Universum oft optisch dunkel. Das vom Staub absorbierte Licht gibt er bei infraroten Wellenlängen wieder ab und Astronomen können dieses infrarote Licht von Galaxien nutzen, um die Rate der im Gang befindlichen Sternentstehungsaktivität abzuschätzen, auch ohne diese Sterne zu sehen. Jedoch eignet sich diese Methode nicht immer gut: andere Prozesse können Staub aufheizen und führen zu einer Überschätzung der Sternentstehungsrate, wie zum Beispiel durch ein aktives Schwarzes Loch im galaktischen Kern, während auf der anderen Seite der Staub bisweilen das ganze Licht nicht effektiv absorbiert, was eine zu niedrig geschätzte Rate zur Folge hat.

Es gibt drei vorherrschende Prozesse in Galaxien, die Röntgenstrahlung aussenden: sehr heißes interstellares Gas, massereiche enge Doppelsternsysteme (beides ein Ergebnis der Sternbildung) und Akkretion, die Material um ein Schwarzes Loch im galaktischen Kern aufheizt. Astronomen möchten auf Grund der Probleme, die bei der Infrarotemission durch Staub auftritt, Röntgenstrahlung als eine alternative Messmethode der Sterngeburtsaktivität nutzen, aber das Problem liegt in der Kontamination mit Strahlung aus dem galaktischen Kern.

CfA-Astronom Stefano Mineo und vier Kollegen konnten die Stärke der Röntgenstrahlung mit der Sternentstehungsrate abgleichen und fanden eine sehr gute gegenseitige Abhängigkeit. Um das Problem der Strahlungsverunreinigung aus dem Kern zu lösen, begrenzten sie ihre Untersuchung auf eine Auswahl von sechsundsechzig nahgelegenen Galaxien, die, wie ihre niedrigen Röntgenflüsse bestätigten, keine Anzeichen einer Aktivität im Kern zeigten. In diesen Objekten fanden sie eine lineare Beziehung zwischen dem Betrag an Röntgenstrahlung und der Sternentstehungsrate. Ferner bestimmten sie, daß etwa 66% der Röntgenhelligkeit von dem Phänomen der Röntgendoppelsterne herrührt und der Rest überwiegend vom heißen interstellaren Medium erzeugt wird. Das Ergebnis bietet Astronomen eine Alternative zur Infrarotmethode für die Abschätzung der Sternentstehungsaktivität an. Die Astronomen berichten außerdem, daß ihre Feststellungen von der Entfernung (kosmische Epoche) einer Galaxie unabhängig zu sein scheinen, zumindest nicht im allzu weit entfernt gelegenen Universum, was solche lichtschwächeren und schwerer zu analysierenden Galaxien für diese neue Untersuchungsmethode zugänglich macht.

Literatur:
„X-ray emission from star-forming galaxies – III. Calibration of the LX−SFR relation up to redshift z ~ 1.3“
S. Mineo, M. Gilfanov, B. D. Lehmer, G. E. Morrison, and R. Sunyaev
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 437, 1698–1707 (2014)