Heutige Galaxien fallen grob in zwei Kategorien: elliptische Ansammlungen rötlicher, alter Sterne, die hauptsächlich während einer Zeitperiode in der Frühgeschichte des Universums entstanden, und spiralförmige Objekte, die von blauen, jungen Sternen dominiert werden. Die Milchstraßen-Galaxie ist ein Beispiel für Letztere – eine Spiralgalaxie, die aktiv neue Sterne produziert.
Um das Wachstum von Galaxien im Verlauf kosmischer Zeiträume und die vergangene Sternentstehungsgeschichte des Universums zu verstehen, untersuchen Astronomen die Population alter Sterne in fernen elliptischen Galaxien aus früheren Zeitepochen. Die Sterne selbst bildeten sich folglich noch früher. Die Sternentwicklungsprozesse bringen Supernovae hervor, die ihre Umgebung mit Elementen anreichern, darunter das für Messungen genutzte Element Magnesium. Die Messung der Magnesiummenge (relativ zum Eisen) in einer Galaxie hilft daher, die Stärke und Dauer früherer Sternentstehungsphasen festzustellen.
Die Astronomen Charlie Conroy und Jieun Choi vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und acht Kollegen nutzten die Spektrometer des Keck-Teleskops (und andere Datensätze), um sehr empfindliche Magnesium-Messungen in einer der massereichsten und hellsten bekannten elliptischen Galaxien vorzunehmen. Die Galaxie, in einer Epoche beobachtet, die nur drei Milliarden Jahre nach dem Urknall liegt, besitzt eine stellare Masse von etwa 300 Milliarden Sonnenmassen. Die stellare Masse der Milchstraßen-Galaxie ist rund zehnmal kleiner. Die elliptische Galaxie bildet derzeit Sterne mit einer Rate, die nur halb so groß ist wie die der Milchstraßen-Galaxie.
Allerdings spricht ihr Magnesium-Eisen-Verhältnis dafür, dass sie in früheren Zeiten Sterne mit einer immens hohen Rate produzierte, vielleicht bis zu ein paar tausend Sonnenmassen pro Jahr. Das würde sie zu einem der energischsten bekannten Beispiele für intensive Sternentstehungsprozesse (Starbursts) machen.
Die Wissenschaftler schlussfolgern, dass die Starbursts in dieser Galaxie durch Verschmelzungen mit anderen Galaxien ausgelöst worden sein müssen. Sie schätzen, dass sich die Größe des Objekts infolge der Aufnahme kleinerer Galaxien vielleicht verdoppelt haben könnte. Leider ist diese besondere elliptische Galaxie so ungewöhnlich, dass sie nicht als typischer Vorläufer für heutige lokale elliptische Galaxien angesehen werden kann.
Das Team argumentiert, dass jetzt zusätzliche Beobachtungen von weiteren, weniger extremen elliptischen Galaxien im frühen Universum erforderlich sind, um die Entwicklungsgeschichte zu vollenden. Die Instrumente an Bord des James Webb Space Telescope, das nächstes Jahr gestartet werden soll, sollten in der Lage sein das zu tun.
Abhandlung: “A Massive, Quiescent, Population II Galaxy at a Redshift of 2.1” von Mariska Kriek, Charlie Conroy, Pieter G. van Dokkum, Alice E. Shapley, Jieun, Naveen A. Reddy, Brian Siana, Freeke van de Voort, Alison L. Coil & Bahram Mobasher, Nature, 540, 248, 2016.
(THK)
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