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Ganze Galaxien spüren die Hitze neugeborener Sterne

Wenn Sie denken, dass die Sternentstehung nur innerhalb der Grenzen einer Wirtsgalaxie Auswirkungen hat, dann denken Sie noch einmal darüber nach. Dank der Magie des Hubble-Weltraumteleskops der NASA/ESA erkennen Astronomen jetzt, dass Starburst-Aktivitäten die Eigenschaften von galaktischen Gasen in Entfernungen ändern können, die fast zwanzigmal größer sind als die sichtbaren Grenzen einer Galaxie. Dies wirkt sich nicht nur auf die galaktische Evolution aus, sondern hat auch Auswirkungen darauf, wie Materie und Energie durch den Kosmos fließen.

Was ist hier los? Es war einmal im frühen Universum, dass Galaxien in riesigen Aktivitätsexplosionen, die als Starbursts bekannt sind, neue Sterne bildeten. Während es vor langer Zeit häufig vorkam, ist es jetzt viel seltener. Während dieser Starburst-Episoden springen Hunderte Millionen von Sternen ans Licht und ihre kombinierte Energie löst massive Sternwinde aus, die nach außen in den Weltraum drängen. Obwohl bekannt war, dass diese Winde Auswirkungen auf die Muttergalaxie haben, zeigen neue Forschungen, dass sie einen noch größeren Einfluss haben, als irgendjemand wusste.

Vor kurzem hat ein Team internationaler Astronomen zwanzig Galaxien untersucht, von denen bekannt ist, dass sie Starburst-Aktivitäten beherbergen. Was sie fanden, war, dass die Starburst-Sternwinde in der Lage waren, Gas in riesigen Entfernungen zu ionisieren – bis zu 650.000 Lichtjahre vom Kern der Galaxie entfernt – und etwa zwanzigmal über den sichtbaren Umfang der Galaxie hinaus. Zum ersten Mal konnten die Forscher nachweisen, dass die Starburst-Aktivität das Gas um die Muttergalaxie beeinflussen könnte. Diese neuen Beobachtungen zeigen, wie wichtig jede Phase, die eine Galaxie durchläuft, die Art und Weise beeinflussen kann, wie sie Sterne bildet und sich entwickelt.

„Das ausgedehnte Material um Galaxien ist schwer zu untersuchen, da es so lichtschwach ist“, sagt Teammitglied Vivienne Wild von der University of St. Andrews. „Aber es ist wichtig – diese Hüllen aus kaltem Gas enthalten wichtige Hinweise darauf, wie Galaxien wachsen, Masse und Energie verarbeiten und schließlich sterben. Wir erforschen eine neue Grenze in der Galaxienentwicklung!“

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Diese Animation zeigt die Methode, mit der das Gas um entfernte Galaxien herum untersucht wird. Astronomen können Werkzeuge wie den Cosmic Origins Spectrograph (COS) von Hubble verwenden, um schwache galaktische Hüllen zu untersuchen, indem sie noch weiter entfernte Objekte ausnutzen – Quasare, die intensiv leuchtenden Zentren entfernter Galaxien, die von riesigen Schwarzen Löchern angetrieben werden. Wenn das Licht des entfernten Quasars den Halo der Galaxie durchdringt, absorbiert das Gas bestimmte Frequenzen – so ist es möglich, die Region um die Galaxie im Detail zu untersuchen. Diese neue Forschung nutzte Hubbles COS, um durch die sehr dünnen Außenbezirke galaktischer Halos zu blicken, die viel weiter draußen liegen als in dieser Darstellung gezeigt, um galaktisches Gas in Entfernungen zu erforschen, die bis zu zwanzigmal größer sind als die sichtbare Größe der Galaxie selbst. Bildnachweis: ESA, NASA, L. Calçada

Also, wie haben sie es gemacht? Laut der Pressemitteilung verwendeten die Forscher das Instrument Cosmic Origins Spectrograph (COS) auf dem NASA/ESA-Weltraumteleskop Hubble. Durch die Untersuchung der spektralen Signatur einer Vielzahl von Starbirth- und Kontrollgalaxien konnte das Team die Gasregionen, die die Galaxien umgeben, sorgfältig untersuchen. Allerdings hatten sie auch einen kleinen Schub… Quasare. Indem sie das Licht der intensiv leuchtenden galaktischen Kerne zu der Mischung hinzufügten, konnten sie ihre Beobachtungen weiter verfeinern, indem sie das Licht des Quasars beim Durchgang durch Vordergrundgalaxien beobachteten. Mit dieser Methode konnten sie ihre Ziele noch genauer untersuchen.



„Hubble ist das einzige Observatorium, das die für eine solche Studie notwendigen Beobachtungen durchführen kann“, sagt Hauptautorin Sanchayeeta Borthakur von der Johns Hopkins University. „Wir brauchten ein weltraumgestütztes Teleskop, um das heiße Gas zu untersuchen, und das einzige Instrument, das die ausgedehnten Hüllen von Galaxien messen kann, ist COS.“

Der Heureka-Moment kam, als die Astronomen fanden, dass die Starburst-Galaxien in ihren Proben abnormale Mengen hochionisierter Gase in ihren Halos aufwiesen. Im Vergleich dazu haben die Kontrollgalaxien – von denen bekannt ist, dass sie keine Starburst-Aktivität aufweisen – dies nicht. Jetzt wussten sie, dass die Ionisierung das Produkt der energiegeladenen Winde sein musste, die die Geburt neuer Sterne begleiteten. Ausgestattet mit diesen Informationen können Forscher nun zuversichtlich sagen, dass Galaxien, die Starburst-Aktivität beherbergen, neue Parameter angenommen haben. Da sich Galaxien vergrößern, indem sie sich von Gas aus dem sie umgebenden Raum ernähren und dieses in neue Sterne umwandeln, wissen wir, dass der Ionisationsprozess die zukünftige Sternentstehung regulieren wird.

„Starbursts sind wichtige Phänomene – sie bestimmen nicht nur die zukünftige Entwicklung einer einzelnen Galaxie, sondern beeinflussen auch den Kreislauf von Materie und Energie im Universum als Ganzes“, sagt Teammitglied Timothy Heckman von der Johns Hopkins University. „Die Hüllen von Galaxien sind die Schnittstelle zwischen Galaxien und dem Rest des Universums – und wir fangen gerade erst an, die Prozesse, die in ihnen ablaufen, vollständig zu erforschen.“

Brennen, Baby, brennen…

Quelle der Originalgeschichte: Pressemitteilung des NASA/ESA-Weltraumteleskops Hubble . Weiterführende Literatur: Der Einfluss von Starbursts auf das zirkumgalaktische Medium.

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