Neue Studie über neutrales Wasserstoffgas in verschmelzenden Galaxienhaufen

Kompositbild des verschmelzenden Galaxienhaufens CIZA J2242.8+5301, basierend auf Daten des Subaru-Teleskops und des Canada France Hawaii Telescope. Die gelben Kreise markieren Mitgliedsgalaxien, in denen intensive Sternentstehungsprozesse stattfinden. Weiße Kreise kennzeichnen Galaxien außerhalb des Haufens. Grüne Farbtöne stellen Radioemissionen von Schockwellen dar. Violett zeigt heißes Gas, das Röntgenstrahlung emittiert. (Andra Stroe)
Kompositbild des verschmelzenden Galaxienhaufens CIZA J2242.8+5301, basierend auf Daten des Subaru-Teleskops und des Canada France Hawaii Telescope. Die gelben Kreise markieren Mitgliedsgalaxien, in denen intensive Sternentstehungsprozesse stattfinden. Weiße Kreise kennzeichnen Galaxien außerhalb des Haufens. Grüne Farbtöne stellen Radioemissionen von Schockwellen dar. Violett zeigt heißes Gas, das Röntgenstrahlung emittiert. (Andra Stroe)

Die meisten Galaxien sind Mitglieder eines Galaxienhaufens, einer Ansammlung von mehreren bis hin zu tausenden Galaxien. Unsere Milchstraßen-Galaxie ist beispielsweise ein Mitglied der “Lokalen Gruppe”, einer Ansammlung von etwa 50 Galaxien, deren anderes großes Mitglied die rund 2,3 Millionen Lichtjahre entfernte Andromeda-Galaxie ist. Der uns am nächsten gelegene große Galaxienhaufen ist der Virgo-Galaxienhaufen mit etwa 2.000 Mitgliedern – sein Zentrum liegt ungefähr 50 Millionen Lichtjahre entfernt.

Die Anhäufung von Galaxien beeinflusst die Art und Weise, wie sich jede einzelne Mitgliedsgalaxie entwickeln wird, aber was genau geschieht und wie es geschieht, ist nicht gut verstanden. Der Einfluss des Galaxienhaufens auf die Sternentstehungsaktivitäten innerhalb seiner Galaxien ist eine besonders interessante Frage, weil die Sternentstehungsrate dabei hilft, die Leuchtkraft einer Galaxie, ihre Supernovaaktivität und die Umwandlung ihres Wasserstoffgases in schwerere Elemente zu bestimmen.

Astronomen vermuten, dass jegliche Auswirkungen, die Galaxienhaufen auf die Sternentstehung haben, stärker hervortreten sollten, wenn Galaxienhaufen miteinander verschmelzen. Veröffentlichte Ergebnisse haben allerdings zu widersprüchlichen Schlussfolgerungen darüber geführt, wie diese Auswirkungen aussehen. Die meisten Forschungsarbeiten besagen, dass Verschmelzungen von Galaxienhaufen die Sternentstehungsaktivität verstärken. Aber ein paar Studien kamen zu dem Schluss, dass sie sie abschwächen, wobei zumindest eine Studie argumentierte, dass der Effekt dennoch klein ist.

Der Astronom Reinout van Weeren vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) nutzte mit seinen fünf Kollegen das Westerbork Synthesis Radio Telescope für tiefgehende Untersuchungen des atomaren Wasserstoffs in dem Galaxienhaufen CIZA J2242.8+5301, Spitzname “Sausage” (“Würstchen”). Wasserstoffgas ist der Grundstoff für Sternentstehungsprozesse und die Forscher stellten fest, dass es im Gegensatz zu früheren Ergebnissen vergleichbare Mengen davon in sternbildenden Galaxien gibt, die Galaxienhaufen angehören, und in solchen, die nicht Mitglied eines Galaxienhaufens sind. Das spricht dafür, dass die Verschmelzung von Galaxienhaufen die Gasmenge nicht reduziert.

Außerdem fanden die Wissenschaftler heraus, dass die Supernovaaktivität bestätigt, dass die Sternentstehungsprozesse in diesen Galaxien seit etwa 100 Millionen Jahren andauern (keine ungewöhnliche Zeitspanne für einen Starburst) und dass das Gas bei der aktuellen Aktivitätsrate in der nächsten Milliarde Jahren nicht zur Neige gehen würde. Die neuen Ergebnisse sind ein wichtiger Meilenstein bezüglich der Studien über Verschmelzungen von Galaxienhaufen, weil sie zeigen, dass die Mitgliedsgalaxien immer noch reich an Gas sind und daher Sterne bilden und ihren nuklearen Antrieb für lange Zeit versorgen können. Die Ergebnisse können zudem einige bislang brauchbare Modelle ausschließen.

Abhandlung: “Neutral Hydrogen Gas, Past and Future Star Formation in Galaxies in and around the ‘Sausage’ Merging Galaxy Cluster” von Andra Stroe, Tom Oosterloo, Huub J. A. Rottgering, David Sobral, Reinout van Weeren und William Dawson, MNRAS 452, 2731, 2015.

Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/su201536

(THK)

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