Galaxien haben möglicherweise keine so diskreten Grenzen, wie wir es uns vorgestellt haben. Stattdessen können sie sich über große Entfernungen erstrecken und ein riesiges, miteinander verbundenes Meer von Sternen bilden.
Dies ist eine Zeitrafferaufnahme des Raketenstarts des CIBER (Cosmic Infrared Background Experiment), die 2013 von der Wallops Flight Facility der NASA in Virginia aus aufgenommen wurde. Das Bild stammt aus dem letzten von vier Starts. Bild über T. Arai / Universität Tokio
Die NASA gab Ende dieser Woche (7. November 2014) bekannt, dass ein Experiment, das 2010 und 2012 über Raketen ins All geschickt wurde, einen überraschenden Überschuss an Infrarotlicht im dunklen Raum zwischen Galaxien entdeckte, ein diffuses kosmisches Leuchten, das so hell ist wie alle bekannten Galaxien zusammen. Es wird angenommen, dass das Leuchten von verwaisten oder Schurkensterne während Galaxienkollisionen aus Galaxien herausgeschleudert. Diese Astronomen schlagen tatsächlich vor, dass die Hälfte der Sterne im Universum in dem liegen könnte, worüber wir lange nachgedacht haben extragalaktischer Raum. Die Ergebnisse könnten neu definieren, was Wissenschaftler als Galaxien betrachten. Galaxien haben möglicherweise keine so diskreten Grenzen, wie wir es uns vorgestellt haben. Stattdessen können sie sich über große Entfernungen erstrecken und ein riesiges, miteinander verbundenes Meer von Sternen bilden.
Ergebnisse aus dem Cosmic Infrared Background Experiment oder CIBER - veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaft Diese Woche - helfen uns, eine Debatte darüber beizulegen, ob dieses Infrarot-Hintergrundlicht im Universum, das zuvor vom Spitzer-Weltraumteleskop der NASA entdeckt wurde, von diesen Strömen abgestreifter Sterne stammt, die zu weit entfernt sind, um einzeln gesehen zu werden, oder - eine andere Möglichkeit - von den ersten Galaxien im Universum zu bilden.
Michael Zemcov ist Hauptautor eines neuen Papiers, das die Ergebnisse des Raketenprojekts und eines Astronomen am California Institute of Technology (Caltech) und am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena, Kalifornien, beschreibt. Er und sein Team machten sich daran, das zu studieren, was Astronomen das nennen extragalaktisches Hintergrundlichtoder EBL. Die EBL ist im Wesentlichen das gesamte von Sternen im Laufe der Geschichte des Universums akkumulierte Licht und hat Wellenlängen von ultraviolett über optisch bis infrarot. Zemcov sagte in einer Pressemitteilung:
Wir glauben, dass Sterne bei Galaxienkollisionen in den Weltraum zerstreut werden. Während wir zuvor Fälle beobachtet haben, in denen Sterne in einem Gezeitenstrom aus Galaxien geschleudert werden, impliziert unsere neue Messung, dass dieser Prozess weit verbreitet ist.
Hier ist eine verschmelzende Galaxie namens Arp 142. Solche Fusionen setzen bekanntermaßen Sterne in den intergalaktischen Raum frei, aber diese neue Studie legt nahe, dass der Prozess weit verbreitet sein könnte. Es lässt vermuten, dass bis zu die Hälfte aller Sterne im Universum durch Kollisionen oder Fusionen von Galaxien aus ihren Galaxien ausgestoßen wurden. Bild über Wissenschaft
Das Konzept dieses Künstlers zeigt eine Ansicht mehrerer Galaxien, die in riesigen Sternenhallen sitzen. Die Sterne sind zu weit entfernt, um einzeln gesehen zu werden, und werden stattdessen als diffuses Leuchten gesehen, das in dieser Abbildung gelb gefärbt ist. Das CIBER-Raketenexperiment entdeckte dieses diffuse Infrarot-Hintergrundlicht am Himmel - und stellte zur Überraschung der Astronomen fest, dass das Licht zwischen den Galaxien der Gesamtmenge des Infrarotlichts entspricht, das von bekannten Galaxien stammt. Bild über NASA / JPL-Caltech
Mit suborbital klingenden Raketen, die kleiner sind als diejenigen, die Satelliten in den Weltraum befördern, und sich ideal für kurze Experimente eignen, hat CIBER Weitfeldbilder des kosmischen Infrarothintergrunds bei zwei Infrarotwellenlängen aufgenommen, die kürzer sind als die von Spitzer gesehenen. Da unsere Atmosphäre selbst bei diesen bestimmten Wellenlängen des Lichts hell leuchtet, können die Messungen nur vom Weltraum aus durchgeführt werden.
Während der CIBER-Flüge starten die Kameras in den Weltraum und machen ungefähr sieben Minuten lang Fotos, bevor sie die Daten zur Erde zurücksenden. Wissenschaftler maskierten helle Sterne und Galaxien auf den Bildern und schlossen sorgfältig jegliches Licht aus, das aus lokaleren Quellen stammt, wie zum Beispiel unserer eigenen Milchstraßengalaxie. Was übrig bleibt, ist eine Karte, auf der Schwankungen des verbleibenden infraroten Hintergrundlichts mit Flecken dargestellt werden, die viel größer sind als einzelne Galaxien. Die Helligkeit dieser Schwankungen ermöglicht es Wissenschaftlern, die Gesamtmenge des Hintergrundlichts zu messen.
Zur Überraschung des CIBER-Teams enthüllten die Karten einen dramatischen Lichtüberschuss, der über die Galaxien hinausgeht. Die Daten zeigten, dass dieses infrarote Hintergrundlicht ein blaues Spektrum aufweist, was bedeutet, dass die Helligkeit bei kürzeren Wellenlängen zunimmt. Dies ist ein Beweis dafür, dass das Licht von einer zuvor unentdeckten Population von Sternen zwischen Galaxien stammt. Licht aus den ersten Galaxien würde ein Farbspektrum ergeben, das rötlicher ist als das, was man gesehen hat.
James Bock ist Principal Investigator des CIBER-Projekts von Caltech und JPL. Bock sagte:
Das Licht sieht zu hell und zu blau aus, um von der ersten Generation von Galaxien zu stammen. Die einfachste Erklärung, die die Messungen am besten erklärt, ist, dass viele Sterne von ihrem galaktischen Geburtsort gerissen wurden und dass die gestreiften Sterne im Durchschnitt ungefähr so viel Licht emittieren wie die Galaxien selbst.
Zukünftige Experimente können prüfen, ob streunende Sterne tatsächlich die Quelle des infraroten kosmischen Glühens sind. Wenn die Sterne aus ihren übergeordneten Galaxien geworfen wurden, sollten sie sich immer noch in derselben Nähe befinden. Das CIBER-Team arbeitet an besseren Messungen mit mehr Infrarotfarben, um zu erfahren, wie sich die Sterne im Laufe der kosmischen Geschichte abgelöst haben.
Die Ergebnisse von zwei von vier CIBER-Flügen, die beide 2010 und 2012 aus der White Sands Missile Range in New Mexico gestartet wurden, wurden am 7. November im Journal veröffentlicht Wissenschaft.
Übrigens gab es in den letzten Jahren einen Trend, Galaxien in sehr großem Maßstab als miteinander verbunden zu betrachten. Im September 2014 gaben beispielsweise Astronomen dies bekannt Supercluster von Galaxien scheinen miteinander verbunden zu sein. Dazu gehört unser lokaler Supercluster - der große Galaxienhaufen, der unsere Milchstraße enthält -, den die Astronomen benannt haben Laniakea, bedeutung immenser Himmel auf Hawaiianisch. Astronomen wissen seit Jahrzehnten, dass Galaxien in Gruppen wie unserer eigenen lokalen Gruppe mit Dutzenden von Galaxien und in massiven Clustern mit Hunderten von Galaxien zu finden sind, die alle in einem Filamentgeflecht miteinander verbunden sind, in dem Galaxien wie Perlen aufgereiht sind. Wo sich diese Filamente schneiden, finden wir riesige Strukturen, sogenannte Supercluster. Die Supercluster scheinen miteinander verbunden zu sein, aber die Grenzen zwischen ihnen sind schlecht definiert und nicht gut verstanden. Lesen Sie mehr über Laniakea und die mögliche Vernetzung von galaktischen Superclustern.
Das sehr frühe Universum galt als ziemlich einheitlich, da es sich vom Urknall nach außen ausdehnte. Es gab jedoch Gebiete mit etwas höherer Dichte. Mit der Zeit zogen diese dichteren Gebiete Materie an sich. Nach modernen Vorstellungen, wie das Universum als Ganzes aussieht, hat das Universum nun eine solche Wabenstruktur. Die Wände der Wabe sind die Superhaufen von Galaxien. Daher sehen wir Galaxien jetzt in sehr großen Maßstäben als miteinander verbunden. Werden die neuen Arbeiten der CIBER-Raketen der NASA auch in kleineren Maßstäben als miteinander verbunden gelten?
Fazit: Die Ergebnisse eines NASA-Raketenexperiments könnten neu definieren, was Wissenschaftler als Galaxien betrachten. Die Rakete entdeckte einen überraschenden Überschuss an Infrarotlicht im dunklen Raum zwischen Galaxien, ein diffuses kosmisches Leuchten, das so hell war wie alle bekannten Galaxien zusammen. Es wird angenommen, dass das Leuchten von verwaisten oder schurkischen Sternen stammt, die aus Galaxien herausgeschleudert wurden. Daher haben Galaxien möglicherweise keine so diskreten Grenzen, wie wir es uns vorgestellt haben. Stattdessen können sie sich über große Entfernungen erstrecken und ein riesiges, miteinander verbundenes Meer von Sternen bilden.