NGC 5253 – Eine effiziente sternbildende Zwerggalaxie

Optische Hubble-Aufnahme der Zwerggalaxie NGC 5253, kombiniert mit Beobachtungen des molekularen Gases mit dem Submillimeter Array (rot). Die helle Zentralregion scheint Sterne mit einer zehnfach höheren Rate zu produzieren als unsere Milchstraßen-Galaxie, möglicherweise aufgrund des von der linken Seite einfallenden Gases. (Nature; NASA HST; SMA)
Optische Hubble-Aufnahme der Zwerggalaxie NGC 5253, kombiniert mit Beobachtungen des molekularen Gases mit dem Submillimeter Array (rot). Die helle Zentralregion scheint Sterne mit einer zehnfach höheren Rate zu produzieren als unsere Milchstraßen-Galaxie, möglicherweise aufgrund des von der linken Seite einfallenden Gases. (Nature; NASA HST; SMA)

Am Nachthimmel erscheinen regelmäßig neue Sterne, weil sich das Gas und der Staub in riesigen interstellaren Wolken langsam unter dem Einfluss der Gravitation zusammenziehen. Der Prozess der Sternbildung ist allerdings ineffizient, und es gibt (zumindest in heutigen Galaxien) große Mengen Materie, die nicht in Sterne umgewandelt wird. Für die Milchstraßen-Galaxie beträgt die Gesamteffizienz (gemessen anhand der Masse der Sterne im Vergleich zur Gesamtmasse der Galaxie) etwa fünf Prozent. In Wolken mit turbulenten Gasbewegungen kann dieser Wert sogar noch niedriger sein. Die geringe Effizienz ist ein entscheidender Parameter bei der Galaxienentwicklung und ein Grund dafür, warum auch noch fast 14 Milliarden Jahre nach dem Urknall Sterne entstehen.

Eine andere Folge wird bei der Bildung von Sternhaufen beobachtet: Eine geringe Effizienz, die langsam Sterne produziert, bringt nur schwer Sternhaufen hervor, weil die neuen Sterne aus der diffusen Wolke heraustreiben können. Die Existenz alter, massereicher Sternhaufen (Kugelsternhaufen) in der Milchstraßen-Galaxie spricht deshalb dafür, dass die Effizienz der Sternbildungsprozesse in der frühen galaktischen Geschichte, zur Entstehungszeit der Kugelsternhaufen, höher war.

Eine lokale Zwerggalaxie namens NGC 5253 besitzt einen jungen Sternhaufen, der als Beispiel für eine hochgradig effiziente Sternbildung dient. Der Astronom Jun-Hui Zhao vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und seine Kollegen setzten das Submillimeter Array (SMA) ein, um das molekulare Gas (Kohlenstoffmonoxid, CO) in einer Quelle namens “Cloud D” im Zentrum dieser Galaxie zu untersuchen. Normalerweise verwenden Astronomen die Intensität der CO-Strahlung, um die gesamte Gasmasse abzuschätzen, aber das kann zu einer falschen Messung führen, weil das relative Verhältnis des Kohlenstoffmonoxids zur gesamten Gasmasse bekannt sein muss.

Das Team nutzte stattdessen die Bewegungen des Gases, um die Gesamtmasse des vorhandenen Gases abzuleiten. Die Forscher nutzten die Menge des ultravioletten Lichts, um die Anzahl der Sterne zu bestimmen. Sie berichten, dass ihre Technik eine viel verlässlichere Möglichkeit zur Messung der Sternentstehungsrate ist.

Wie die Astronomen in der neuesten Ausgabe des Journals Nature schreiben, stellten sie fest, dass sie eine Sternentstehungseffizienz von über 50 Prozent vorfinden, wenn sie ihre Methode auf die heiße, dichte und staubhaltige Wolke Cloud D anwenden. Sie weisen darauf hin, dass ihre SMA-Bilder einen Strom aus molekularem Gas zeigen, der in Richtung dieser Wolke in die Galaxie fällt. Die Wissenschaftler argumentieren, dass diese einfallende Materie (etwa zwei Millionen Sonnenmassen in Form von Gas) die Wolke komprimieren und dadurch die beobachtete dramatische Sternentstehungseffizienz auslösen könnte. Die neue Abhandlung lässt auch darauf schließen, dass ein vergleichbarer Typ Komprimierungsmechanismus in den früheren Zeiten der kosmischen Geschichte deutlich höhere Sternentstehungsraten ermöglicht haben könnte.

Abhandlung: “Highly Efficient Star Formation in NGC 5253 Possibly from Stream-Fed Accretion” von J. L. Turner, S. C. Beck, D. J. Benford, S. M. Consiglio, P. T. P. Ho, A. Kovacs, D. S. Meier & J.-H. Zhao, Nature 519, 331, 2015

Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/su201513

(THK)

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