Mit modernsten Computersimulationen hat ein französisches Astrophysikerteam erstmals ein lange bestehendes Rätsel erklärt: warum Wellen der Sternentstehung (sogenannte Starbursts) stattfinden, wenn Galaxien kollidieren. Die Forscher unter Leitung von Florent Renaud vom AIM-Institut nahe Paris (Frankreich) veröffentlichen ihre Ergebnisse in einer Abhandlung im Journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Sterne entstehen, wenn das Gas in Galaxien dicht genug wird, um zu kollabieren, üblicherweise unter dem Einfluss der Gravitation. Wenn Galaxien jedoch miteinander verschmelzen, verstärkt das die zufälligen Bewegungen ihrer Gasvorkommen und erzeugt Turbulenzen und Wirbel, die den Kollaps des Gases verhindern sollten. Diese Turbulenzen sollten dann die Entstehung von Sternen verlangsamen oder sogar zum Erliegen bringen, aber in der Realität beobachten Astronomen das Gegenteil.
Die neuen Simulationen wurden mit zwei der leistungsfähigsten Supercomputer Europas gemacht. Das Team modellierte eine Galaxie wie unsere eigene Milchstraßen-Galaxie und die beiden miteinander kollidierenden Antennengalaxien.
Für die Galaxie des Milchstraßentyps nutzten die Astrophysiker zwölf Millionen Stunden Berechnungszeit des Supercomputers Curie, der zwölf Monate lang arbeitete, um die Bedingungen im Umfeld von 300.000 Lichtjahren zu simulieren. Für das System, das den Antennengalaxien gleicht, verwendeten die Forscher den Supercomputer SuperMUC, um 600.000 Lichtjahre abzudecken. Dafür benötigten sie acht Millionen Stunden Berechnungszeit über einen Zeitraum von acht Monaten. Mit dieser enormen Rechenleistung war das Team in der Lage, die Systeme sehr detailliert zu modellieren und Einzelheiten zu untersuchen, die nur einen Bruchteil eines Lichtjahres groß waren.
Indem sie den Einfluss der Kollision und der Verschmelzung des Antennensystems auf Materie untersuchten, die 1.000 mal masseärmer als alles bisher Analysierte war, und durch Vergleiche mit dem Milchstraßenmodell konnten Florent und sein Team demonstrieren, dass die Kollision die Natur der Turbulenzen in dem galaktischen Gas verändert. Anstatt herumzuwirbeln, tritt das Gas in einen Zustand ein, in dem eine Kompression wahrscheinlicher ist. Wenn zwei Galaxien also miteinander kollidieren, erzeugt dies einen Überfluss von dichtem Gas, das zu Sternen kollabiert – und beide Galaxien erfahren einen Starburst.
“Dies ist ein großer Schritt vorwärts bei unserem Verständnis der Sternentstehung – etwas, das nur durch die gleichermaßen wichtigen und parallelen Fortschritte bei der Rechenleistung möglich gemacht wurde. Diese Systeme helfen uns, die Natur von Galaxien und ihrem Gas noch detaillierter aufzudecken, und sie helfen Astronomen, ihre gesamte Geschichte langsam zusammenzufügen”, kommentierte Florent Renaud.
(THK)
Antworten