Eine effizient sternbildende Galaxie

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Die Zwerggalaxie NGC 5253 im optischen Licht mit Hubble und mittels molekularem Gas mit dem Submillimeter Array (in rot) gesehen. Die helle Zentralregion scheint neue Sterne mit einem Wirkungsgrad zu bilden, der zehnmal größer als in der Milchstraße zu sein scheint, vielleicht als Folge der einfallenden CO-Gasfahne, die links sichtbar ist. Nature; NASA – HST; SMA

 

Neue Sterne erscheinen regelmäßig am Nachthimmel, da in riesigen interstellaren Wolken Gas und Staub unter dem Einfluß der Gravitation allmählich verschmelzen. Der Vorgang, der Sterne entstehen läßt, ist allerdings ineffizient, denn es gibt (zumindest in heutigen Galaxien) reichlich Material, daß nicht in Sterne umgewandelt wird. Für die Milchstraße liegt der Wirkungsgrad im Großen und Ganzen (die gemessene Masse in den Sternen verglichen mit der Gesamtmasse der Galaxie) bei ungefähr 5%; in Wolken mit turbulenten Gasbewegungen kann dieser Wert sogar noch niedriger liegen. Der niedrige Wirkungsgrad ist eine entscheidende Größe in der Galaxienentwicklung und einer der Gründe, weshalb sich auch heute noch Sterne bilden, nahezu vierzehn Milliarden Jahre nach dem Urknall. Ein weiteres Ergebnis ist in der Bildung von Sternhaufen zu sehen. Ein niedriger Wirkungsgrad, der Sterne nur schleppend erzeugt, bringt auch nur schwer Sternhaufen hervor, denn die neuen Sterne können von der weitläufigen Wolke wegdriften. Das Vorkommen alter, massereicher Sternhaufen (Kugelsternhaufen) in der Milchstraße läßt daher vermuten, daß die Effizienz der Sternbildung in der frühen galaktischen Geschichte höher war.

Eine lokale Zwerggalaxie, NGC 5253, besitzt einen jungen Sternhaufen, der ein Beispiel für eine hocheffiziente Sternbildung liefert. CfA-Astronom Jun-Hui Zhao und seine Kollegen nutzten das Submillimeter Array (SMA), um das molekulare Gas (Kohlenmonoxid, CO) im Zentrum dieser Galaxie in einer Quelle namens „Wolke D“ zu untersuchen. Gewöhnlich verwenden Astronomen die Intensität der CO-Strahlung, um die gesamte Masse an Gas in einer Galaxie abzuschätzen, aber dies kann eine irreführende Messung sein, da sie die Kenntnis der relativen Menge des CO zum gesamten Material voraussetzt. Die Gruppe nutzte dagegen die Bewegungen des Gases, um die vorhandene Gesamtmasse abzuschätzen; sie nutzten den Betrag an ultraviolettem Licht, um die Zahl der Sterne zu bestimmen. Die Forscher berichten, daß ihre Technik ein zuverlässiger Weg zur Messung der Sternentstehungsrate darstellt.

Die Astronomen schreiben in der Ausgabe 519 der Zeitschrift Nature, daß sie unter Anwendung ihrer Methode bei der heißen, dichten und staubreichen Wolke D eine Sternentstehungsrate mit einem Wirkungsgrad von über 50% finden. Sie stellen fest, daß ihre SMA-Bilder ein Band aus molekularem Gas zeigen, das in die Galaxie in Richtung von Wolke D stürzt, und folgern, daß dieses einfallende Material (etwa zwei Millionen Sonnenmassen an Gas) die Wolke verdichtet und dadurch die zu beobachtende spektakuläre Produktivität der Sternbildung auslösen könnte. Die neue Arbeit legt auch nahe, daß ein ähnlicher Mechanismus von Einfall und Verdichtung vergleichbare, höhere Sternentstehungsraten in früheren Zeiten der kosmischen Geschichte ermöglicht haben könnte.

Literatur:
„Highly Efficient Star Formation in NGC 5253 Possibly from Stream-Fed Accretion“
J. L. Turner, S. C. Beck, D. J. Benford, S. M. Consiglio, P. T. P. Ho, A. Kovacs, D. S. Meier, and J.-H. Zhao
Nature 519, 331–333 (19 March 2015)