Jets verstärken – nicht behindern – Sternentstehung in frühen Galaxien, schlägt eine neue Studie vor

Das Verständnis der Entstehung von Sternen und Galaxien zu Beginn der Geschichte des Universums ist nach wie vor ein Rätsel, und eine neue Studie könnte unser derzeitiges Verständnis auf den Kopf gestellt haben. Bei einer kürzlich durchgeführten Untersuchung wurden Archivdaten von vier verschiedenen Teleskopen verwendet, um Hunderte von Galaxien zu analysieren. Die Ergebnisse lieferten überwältigende Beweise dafür, dass Radiojets, die aus einem galaktischen Zentrum herausragen, die Sternentstehung fördern – ein Ergebnis, das aktuellen Modellen, in denen die Sternentstehung behindert oder sogar gestoppt wird, direkt widerspricht.

Alle frühen Galaxien bestehen aus intensiv leuchtenden Kernen, die von riesigen Schwarzen Löchern angetrieben werden. Diese sogenannten aktiven galaktischen Kerne, kurz AGN, werden noch immer intensiv erforscht. Ein spezifischer Mechanismus, den Astronomen untersuchen, ist als AGN-Feedback bekannt.

„Feedback ist der umgangssprachliche Begriff des Astronomen für die Art und Weise, wie ein AGN – mit seiner großen Energiefreisetzung – seine Wirtsgalaxie beeinflusst“, sagte Dr. Zinn, leitender Forscher dieser Studie, kürzlich gegenüber Universe Today. Er erklärte, dass es sowohl positives Feedback gibt, bei dem das AGN die Hauptaktivität der Galaxie fördert: die Sternentstehung, als auch negatives Feedback, bei dem das AGN die Sternentstehung behindert oder sogar stoppt.

Aktuelle Simulationen des Galaxienwachstums rufen starke negative Rückkopplungen hervor.

„In den meisten kosmologischen Simulationen wird AGN-Feedback verwendet, um die Sternentstehung in der Wirtsgalaxie abzuschneiden“, sagte Zinn. „Dies ist notwendig, um zu verhindern, dass die simulierten Galaxien zu hell/massiv werden.“

Zinnet al. fanden starke Beweise dafür, dass dies für eine große Anzahl früher Galaxien nicht der Fall ist, und behaupteten, dass die Anwesenheit eines AGN tatsächlich die Sternentstehung fördert. In solchen Fällen kann die gesamte Sternentstehungsrate einer Galaxie um den Faktor 2 – 5 erhöht werden.

Darüber hinaus zeigte das Team, dass bei radio-leuchtenden AGN positives Feedback auftritt. Es besteht eine starke Korrelation zwischen dem fernen Infrarot (das auf Sternentstehung hinweist) und dem Radio.

Nun, eine Korrelation zwischen dem Radio und dem fernen Infrarot ist der galaktischen Astronomie nicht fremd. Sterne bilden sich in extrem staubigen Regionen. Dieser Staub absorbiert das Sternenlicht und gibt es im fernen Infrarot wieder ab. Die Sterne sterben dann in riesigen Supernova-Explosionen, was zu starken Stoßfronten führt, die Elektronen beschleunigen und zur Emission starker Synchrotronstrahlung im Radio führen.

Diese Korrelation ist jedoch den AGN-Studien fremd. Der Schlüssel liegt in den Radiojets, die weit in die Wirtsgalaxie selbst eindringen. Ein „Jet, der vom AGN abgeschossen wird, trifft auf das interstellare Gas der Wirtsgalaxie und induziert dadurch Überschallschocks und Turbulenzen“, erklärt Zinn. „Dadurch verkürzt sich die Verklumpungszeit von Gas, sodass es viel schneller und effizienter zu Sternen kondensieren kann.“

Diese neue Erkenntnis zeigt, dass die genauen Mechanismen, in denen AGN mit ihren Wirtsgalaxien interagieren, viel komplizierter sind als bisher angenommen. Zukünftige Beobachtungen werden wahrscheinlich zu einem neuen Verständnis der Entwicklung von Galaxien führen.

Das Team verwendete hauptsächlich Daten aus der Chandra Deep Field South Bild
aber auch Daten von Hubble, Herschel und Spitzer.

Die Ergebnisse werden im Astrophysical Journal veröffentlicht (Preprint verfügbar Hier ).