Ein CSIRO-Radioteleskop hat den Rohstoff für die Herstellung der ersten Sterne in Galaxien entdeckt, die entstanden, als das Universum erst drei Milliarden Jahre alt war.
Das Teleskop ist das Australia Telescope Compact Array-Teleskop von CSIRO in der Nähe von Narrabri, NSW. "Es ist eines der wenigen Teleskope auf der Welt, die solch schwierige Arbeiten ausführen können, da es äußerst empfindlich ist und Radiowellen mit den richtigen Wellenlängen empfangen kann", sagt der CSIRO-Astronom Professor Ron Ekers.
Der Rohstoff für die Herstellung von Sternen ist kaltes molekulares Wasserstoffgas H2. Es kann nicht direkt erfasst werden, aber sein Vorhandensein wird durch ein Tracergas, Kohlenmonoxid (CO), das Radiowellen aussendet, angezeigt.
Antennen des Compact Array-Teleskops von CSIRO. Foto: David Smyth
In einem Projekt untersuchten der Astronom Dr. Bjorn Emonts (CSIRO Astronomy and Space Science) und seine Kollegen mit dem Compact Array ein riesiges, weit entferntes Konglomerat sternförmiger "Klumpen" oder "Protogalaxien", die sich gerade zusammenfinden als einzelne massive Galaxie. Diese Struktur, genannt das Spinnennetz, liegt mehr als zehntausend Millionen Lichtjahre entfernt.
Das Team von Dr. Emonts fand heraus, dass das Spinnennetz mindestens das Sechzigtausendmillionenfache der Masse der Sonne in molekularem Wasserstoffgas enthält, das sich über eine Entfernung von fast einer Viertelmillion Lichtjahren erstreckt. Dies muss der Treibstoff für die Sternentstehung sein, die über das Spinnennetz gesehen wurde. "In der Tat reicht es aus, die Bildung von Sternen für mindestens weitere 40 Millionen Jahre aufrechtzuerhalten", sagt Emonts.
In einer zweiten Reihe von Studien haben Dr. Manuel Aravena (European Southern Observatory) und Kollegen CO und damit H2 in zwei sehr weit entfernten Galaxien gemessen.
Das Spinnennetz, aufgenommen vom Hubble-Weltraumteleskop - eine zentrale Galaxie (MRC 1138-262), umgeben von Hunderten anderer sternbildender „Klumpen“. Bildnachweis: NASA, ESA, George Miley und Roderik Overzier (Leiden Observatory)
Die schwachen Radiowellen dieser Galaxien wurden durch die Gravitationsfelder anderer Galaxien verstärkt - solche, die zwischen uns und den fernen Galaxien liegen.
Dieser Prozess, Gravitationslinsen genannt, „wirkt wie eine Vergrößerungslinse und ermöglicht es uns, noch weiter entfernte Objekte als das Spinnennetz zu sehen“, sagt Dr. Aravena.
Das Team von Dr. Aravena war in der Lage, die H2-Menge in beiden untersuchten Galaxien zu messen. Zum einen (genannt SPT-S 053816-5030.8) könnten sie die Funkemission auch nutzen, um abzuschätzen, wie schnell sich die Galaxie zu Sternen entwickelt - eine Schätzung, die unabhängig von den anderen Methoden ist, mit denen Astronomen diese Rate messen.
Die Fähigkeit des Compact Arrays, CO zu erkennen, beruht auf einem Upgrade, das seine Bandbreite - die Menge an Funkfrequenzen, die es gleichzeitig sehen kann - um das Sechzehnfache erhöht und die Empfindlichkeit erheblich erhöht hat.
„Das Compact Array ergänzt das neue ALMA-Teleskop in Chile, das nach höherfrequenten CO-Übergängen sucht“, sagt Ron Ekers.
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