Das Weltraumobservatorium Herschel hat eine Gruppe von staubverhüllten Galaxien entdeckt, die nicht soviel Dunkle Materie brauchen, wie bislang gedacht, um Gas anzusammeln und die Entstehung von Sternen voranzutreiben.
Die Galaxien sind weit entfernt und jede von besitzt die 300-milliardenfache Masse der Sonne. Die Größe stellt ind bisherige Theorie in Frage, nach der Galaxien mehr als zehnmal massereicher sein müssen (5.000 Milliarden Sonnenmassen), um eine große Anzahl von Sternen bilden zu können.
Die neuen Ergebnisse wurden heute in einer Studie von Alexandre Amblard (University of California) und seinen Kollegen veröffentlicht.
Der größte Teil der Masse jeder Galaxie soll aus Dunkler Materie bestehen, einer hypothetischen Substanz, die noch entdeckt werden muss. Nach Meinung von Astronomen muss sie aber existieren, weil Galaxien sonst durch die auftretenden Fliehkräfte während ihrer Rotation auseinander gerissen werden müssten.
Aktuelle Modelle über den Entstehungsprozess von Galaxien beginnen mit der Ansammlung großer Mengen von Dunkler Materie. Ihre Gravitationswirkung zieht gewöhnliche Atome an. Wenn genug Atome vorhanden sind, entsteht ein „Starburst“, in dem die Sternentstehungsrate 100 bis 1.000 Mal größer ist als in unserer eigenen Galaxie heute.
„Herschel zeigt uns, dass wir nicht soviel Dunkle Materie brauchen, wie wir dachten, um einen Starburst zu erzeugen“, sagte Asantha Cooray von der University of California in Irvine und Co-Autor der Studie.
Diese Entdeckung wurde durch die Analyse von Infrarotaufnahmen gemacht, welche von Herschels Spectral and Photometric Imaging Receiver (SPIRE) in Wellenlängen von 250, 350 und 500 Mikrometern erstellt wurden. Die Wellenlängen sind rund 1.000 Mal länger als die Wellenlängen, die für das menschliche Auge sichtbar sind und enthüllen Galaxien, die tief in umgebendem Staub eingebettet sind.
„Mit seiner hohen Empfindlichkeit gegenüber ferninfrarotem Licht, das von diesen jungen, verborgenen Starburst-Galaxien abgestrahlt wird, erlaubt Herschel es uns, tief in das Univerum zu blicken und zu verstehen, wie Galaxien entstehen und sich entwickeln“, sagte Göran Pilbratt, ein Wissenschaftler des Herschel-Projekts bei der ESA.
Es gibt so viele Galaxien auf den Bildern von Herschel, dass sie sich überlappen und einen Nebel aus Infrarotstrahlung bilden, der als der kosmische Infrarothintergund bekannt ist. Die Galaxien verteilen sich nicht nach dem Zufallsprinzip, sondern folgen der zugrunde liegenden Verteilung der Dunklen Materie im Universum, deswegen erkennt man im kosmischen Infrarothintergrund helle und dunkle Bereiche.
Helligkeitsanalysen der Bereiche in den SPIRE-Bildern haben ergeben, dass die Sternentstehungsrate in den weit entfernten Infrarot-Galaxien drei bis fünf mal höher ist als die Sternentstehungsraten von vergleichbaren, sehr jungen Galaxien, die mit dem Hubble-Teleskop und anderen Instrumenten im sichtbaren Lichtspektrum gemacht wurden.
Weitere Analysen und Simulationen haben gezeigt, dass die kleinere Masse der Galaxien eine höhere Sternentstehungsrate bedingt. Noch masseärmeren Galaxien fällt es schwer, mehr als eine erste Sternengeneration zu bilden, bevor sie vergehen. Am anderen Ende der Skala haben massereichere Galaxien Schwierigkeiten, weil Gas viel langsamer abkühlt, was es davon abhält, die hohen Dichten zu erreichen, die für die Entstehung von Sternen nötig sind.
Aber mit dieser kürzlich bestimmten „richtigen“ Masse von wenigen Hundert Milliarden Sonnenmassen können Galaxien Sterne mit einer ungeheuren Rate produzieren und schnell wachsen.
„Dies ist die erste direkte Beobachtung der bevorzugten Masse, um einen Starburst auszulösen“, sagte Dr. Cooray.
Modelle zur Entwicklung von Galaxien können nun um die neuen Ergebnisse ergänzt werden und Astronomen machen einen weiteren Schritt nach vorne beim Verständnis wie Galaxien – inklusive unsere eigene – entstehen.
Quelle: http://www.esa.int/esaSC/SEMRQ3PT1KG_index_0.html
(THK)
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