Wenn eine Galaxie zu viele Sterne zu schnell erzeugt, verringert sich ihre Fähigkeit, in Zukunft Sterne zu erzeugen. Jetzt haben Astronomen die ersten detaillierten Bilder dieses selbstlimitierenden galaktischen Verhaltens.
Im System NGC 253 beobachten Astronomen Abflüsse von Materie, die die Geburt von Sternen hemmen.
Astronomen haben lange angenommen, dass eine Galaxie, wenn sie zu viele Sterne zu schnell produziert, ihre Fähigkeit, in Zukunft Sterne zu produzieren, erheblich verringert. Eine Gruppe von Astronomen, zu denen auch Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Astronomie gehört, konnte nun die ersten detaillierten Bilder dieser Art von selbstlimitierendem galaktischem Verhalten erhalten: einen Ausfluss von molekularem Gas, dem Rohstoff, der für die Sternentstehung benötigt wird aus Sternentstehungsgebieten in der Sculptor Galaxy (NGC 253). Die Beobachtungen wurden mit dem neu in Betrieb genommenen Teleskoparray ALMA in Chile gemacht.
Falschfarbenvisualisierung der von ALMA der Starburst-Galaxie NGC 253 gesammelten Daten. Die Farbe codiert Informationen über die Intensität des vom Gas empfangenen Lichts, von schwächer dargestelltem Blau bis zu hellerer Strahlung in Rot. Diese und ähnliche Visualisierungen halfen den Astronomen, den molekularen Abfluss zu identifizieren, der aus dem zentralen Starburst in dieser Galaxie austritt. Dieses Bild ist das Titelbild der Zeitschrift Nature vom 25. Juli 2013. Bildnachweis: E. Rosolowsky -University of Alberta
Galaxien - Systeme, die wie unsere eigene Milchstraßengalaxie Hunderte von Milliarden von Sternen enthalten - sind die Grundbausteine des Kosmos. Ein ehrgeiziges Ziel der heutigen Astronomie ist es, die Entwicklung der Galaxien von den ersten Protogalaxien kurz nach dem Urknall bis in die Gegenwart zu verstehen. Eine zentrale Frage betrifft die Sternentstehung: Wie viele neue Sterne entstehen in einer Galaxie?
Ein wesentlicher Bestandteil aktueller Modelle der Galaxienentwicklung sind Mechanismen, mit denen eine fortlaufende Sternentstehung die zukünftige Sternentstehung tatsächlich hemmen kann: Wenn neue Sterne gebildet werden, ist ein bestimmter Teil von ihnen sehr massereich. Massereiche Sterne leuchten hell, und ihre intensive Strahlung treibt „Sternwinde“ an, Gas- und Plasmaströme, die stark genug sind, um das Gas vollständig aus der Galaxie herauszudrücken. Außerdem beenden massive Sterne ihr vergleichsweise kurzes Leben in spektakulären Explosionen (Supernovae), die ihre Außenhüllen und jegliches zusätzliche Material, das ihnen im Weg stehen könnte, in den Weltraum schleudern. Infolgedessen kann eine intensive Sternentstehung, bekannt als "Sternexplosion", und die daraus resultierende Bildung vieler massereicher Sterne das Wachstum künftiger Sterngenerationen hemmen. Schließlich kann molekulares Gas, das aus einer Galaxie geschleudert wurde, nicht als Rohstoff für die Herstellung der neuen Sterne dieser Galaxie dienen. Das galaktische Wachstum ist begrenzt.
So weit, so gut - aber was fehlte, waren direkte Beobachtungsnachweise für Sternexplosionen, die Abflüsse von molekularem Gas erzeugten. Bislang beobachtete ein Team von Astronomen unter der Leitung von Alberto Bolatto von der University of Maryland im College Park die Starburst-Galaxie NGC 253.
NGC 253, auch bekannt als "Sculptor Galaxy", ist eine Spiralgalaxie, die sich im Sternbild Sculptor am südlichen Himmel befindet. Mit einer Entfernung von 11 Millionen Lichtjahren ist es einer unserer engeren intergalaktischen Nachbarn und die nächste von der südlichen Hemisphäre aus sichtbare Starburst-Galaxie. Mit dem Verbundteleskop ALMA zielten die Astronomen auf die zentralen Regionen von NGC 253, in denen die intensivste Produktion neuer Sterne stattfindet, und fanden einen verräterischen Ausfluss von molekularem Gas im rechten Winkel zur galaktischen Scheibe.
Bolatto, der der Hauptautor der Studie ist, die jetzt in der Fachzeitschrift Nature erscheint, kommt zu dem Schluss: „Die von uns gemessene Gasmenge gibt uns sehr gute Hinweise darauf, dass einige wachsende Galaxien mehr Gas ausstoßen, als sie aufnehmen.“ In der Tat schätzen die Astronomen dass die Galaxie jedes Jahr Gas mit der neunfachen Masse unserer Sonne ausstößt. Diese ausgestoßene Masse ist etwa dreimal so groß wie die Gesamtmasse aller von NGC 253 pro Jahr produzierten Sterne (die wiederum um ein Vielfaches größer ist als die Masse aller in unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, pro Jahr produzierten Sterne). .
Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Astronomie, Mitautor der Studie, ergänzt: „Für mich ist dies ein Paradebeispiel dafür, wie neue Instrumente die Zukunft der Astronomie gestalten. Wir untersuchen seit fast zehn Jahren die Starburst-Region von NGC 253 und andere nahegelegene Starburst-Galaxien. Vor ALMA hatten wir jedoch keine Chance, solche Details zu sehen. “Die Studie verwendete eine frühe Konfiguration von ALMA mit nur 16 Antennen. "Es ist aufregend zu überlegen, was die komplette ALMA mit 66 Antennen für diese Art von Abfluss zeigt!", Fügt Walter hinzu.
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