"Außergewöhnlich seltenes Tripelsystem, das zu Zeiten des 800 Millionen Jahre alten Universums gesehen wurde, bietet Einblicke in die frühesten Stadien der Galaxienentstehung." - Richard Ellis
Astronomen, die die kombinierte Leistung des Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) -Teleskops und des Hubble Space Telescope der NASA nutzen, haben ein weit entferntes Trio primitiver Galaxien entdeckt, die sich in einem riesigen Erdgasklumpen befinden, der sich fast 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt befindet.
"Dieses außerordentlich seltene Tripelsystem, das zu Zeiten des 800 Millionen Jahre alten Universums gesehen wurde, bietet wichtige Einblicke in die frühesten Stadien der Galaxienentstehung in einer Periode, die als" kosmische Morgendämmerung "bezeichnet wurde, als das Universum zum ersten Mal im Sternenlicht gebadet wurde", sagte Richard Ellis, der Steele-Professor für Astronomie am California Institute of Technology und Mitglied des Forschungsteams. "Noch interessanter ist, dass diese Galaxien bald zu einer einzigen riesigen Galaxie verschmelzen, die sich schließlich zu einer Art Milchstraße entwickeln könnte."
Siehe volle Größe | Zusammengesetztes Bild des seltenen dreifachen Systems - genannt Himiko - im frühen Universum. Hubble-, Spitzer- und Subaru-Daten wurden zu diesem Bild kombiniert. Ein Halo ionisierten Wasserstoffgases umgibt die drei Galaxien. Beobachtungen mit dem ALMA-Teleskop (Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array) ergaben keine verräterische Signatur von Kohlenstoff, was darauf hindeutet, dass diese drei Objekte möglicherweise sehr primitiv sind und nicht genügend Zeit hatten, das intergalaktische Medium mit schweren Elementen zu besäen. Gutschrift: NASA / Hubble; NASA / Spitzer; NAOJ / Subaru
Die Forscher entdeckten dieses Objekt, bei dem es sich anscheinend um eine riesige Blase heißen, ionisierten Gases handelte, im Jahr 2009. Himiko (nach einer legendären Königin des alten Japan) genannt, ist es fast zehnmal größer als typische Galaxien dieser Zeit und von vergleichbarer Größe zu unserer eigenen Milchstraße. Nachfolgende Beobachtungen mit dem Spitzer-Weltraumteleskop legten nahe, dass Himiko eine einzelne Galaxie darstellen könnte, was sie für diese Periode des frühen Universums ungewöhnlich massiv machen würde.
"Die neuen Beobachtungen zeigten, dass Himiko nicht nur eine einzige Galaxie, sondern drei verschiedene, helle Quellen beherbergt, deren intensive Sternentstehung diese riesige Gaswolke erhitzt und ionisiert", sagte Masami Ouchi, Associate Professor an der Universität von Tokio, der sie leitete das internationale Team von Astronomen aus Japan und den Vereinigten Staaten.
Siehe volle Größe | Ein Teil des Himmels mit vielen jungen Galaxien, einschließlich Himiko, wie von Hubbles Wide Field Camera 3 abgebildet. Credit: NASA / Hubble
Bereiche einer solchen wütenden Sternentstehung sollten voller schwerer Elemente wie Kohlenstoff, Silizium und Sauerstoff sein. Diese Elemente werden in den Kernöfen von massiven, kurzlebigen Sternen geschmiedet, wie sie in den drei von Hubble entdeckten Galaxien zum Leben erweckt werden. Am Ende ihres relativ kurzen Lebens explodieren diese Sterne als Supernovae und säen das intergalaktische Medium mit einem feinen Staub schwerer Elemente aus.
„Wenn dieser Staub durch ultraviolette Strahlung von massiven neugeborenen Sternen erwärmt wird, wird er bei Radiowellenlängen erneut ausgestrahlt“, bemerkte Kotaro Kohno, ein Mitglied des Teams, das auch an der Universität Tokio tätig ist. "Solche Strahlung wird in Himiko nicht nachgewiesen."
„Überraschenderweise haben Beobachtungen mit ALMA gezeigt, dass das Signal aus Kohlenstoff, das in jungen Sternen schnell synthetisiert wird, vollständig fehlt. Angesichts der Sensibilität von ALMA ist dies wirklich bemerkenswert “, sagte Ouchi. "Es ist ziemlich rätselhaft, wie genau diese intensive Aktivität mit der primitiven chemischen Zusammensetzung von Himiko in Einklang gebracht werden kann."
Die Astronomen spekulieren, dass ein großer Teil des Gases in Himiko ursprünglich sein könnte, eine Mischung aus den leichten Elementen Wasserstoff und Helium, die im Urknall erzeugt wurden. Wenn dies zutrifft, wäre dies ein Meilenstein, der die Entdeckung einer Urgalaxie während ihrer Entstehung signalisiert.
Siehe volle Größe | Himiko wie mit Hubble gesehen. Die drei Säuglingsgalaxien sind eindeutig dort aufgelöst, wo zuvor nur eine bekannt war. Diese Objekte sind äußerst energiegeladen, was darauf hindeutet, dass sie sich in einer Phase intensiver Sternentstehung befinden. Gutschrift: NASA / Hubble
Ellis fasste die Situation folgendermaßen zusammen: „Astronomen sind normalerweise aufgeregt, wenn ein Signal von einem Objekt erkannt wird. Aber in diesem Fall ist das Fehlen eines Signals von schweren Elementen das aufregendste Ergebnis! "
Die ALMA-Daten wurden im Rahmen des Early-Science-Programms nur mit einem Teil der etwaigen vollständigen Anzahl von 66 Antennen des Arrays aufgenommen. Die zukünftige Forschung mit dem vollständigen ALMA-Teleskop und den boden- und weltraumgestützten Observatorien der nächsten Generation wird noch weiter zurückschauen und mehr Licht auf den Ursprung und die Entwicklung der ersten Sterne und Galaxien werfen. Die Ergebnisse werden zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen.
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