Massereiche Galaxienhaufen, einige mit mehr Masse als hundert Milchstraßen-Galaxien, wurden in kosmischen Epochen beobachtet, die bis drei Milliarden Jahre nach dem Urknall zurückreichen. Ihre anhaltenden Sternentstehungsprozesse lassen sie hell genug leuchten, um in diesen Entfernungen registriert zu werden.
Diese Galaxienhaufen wurden von Simulationen der kosmischen Entwicklung vorhergesagt, aber ihre Eigenschaften sind sehr unbestimmt. Astronomen, die sich mit der Entwicklung der Sterne im Universum beschäftigen, sind aufgrund der Vielzahl an Sternen und ihrer starken Aktivität speziell an diesen Galaxienhaufen interessiert.
Die Sternbildung in Galaxien ist keineswegs ein stetiger Prozess. Es kann nicht nur Aktivitätsausbrüche geben, beispielsweise ausgelöst durch eine Kollision mit einer Nachbargalaxie, sondern es kann auch das Gegenteil passieren. Die Sternentstehung kann sich selbst einschränken, weil ihre massereichen, jungen Sterne Winde und Supernovae produzieren, welche die elterlichen Molekülwolken wegblasen und die zukünftige Entstehung von Sternen unterbinden.
Kombiniert mit den Störungen aufgrund der Jets eines supermassiven Schwarzen Lochs in einem aktiven galaktischen Kern wird dieser zerstörerische Prozess als „Quenching“ bezeichnet. Man geht davon aus, dass er die Sternentstehung zum Erliegen bringen kann. Ob dies im jungen Universum geschieht oder nicht, und wann und wie das abläuft, ist ein wichtiger Gegenstand astronomischer Forschung.
Die Astronomen Matt Ashby und Esra Bulbul vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) sind Mitglieder des South Pole Telescope (SPT) Teams, das massereiche Galaxienhaufen im jungen Universum entdeckte und untersucht. Kürzlich beendeten sie eine Nachfolgestudie über die Sternentstehung und die stellaren Populationen in den fernsten Galaxienhaufen, die im Rahmen der SPT-Beobachtungsprojekte gefunden wurden.
Mit der IRAC-Kamera an Bord des Weltraumteleskops Spitzer und der Wide Field Camera des Weltraumteleskops Hubble untersuchten sie fünf Galaxienhaufen, die in der Epoche rund 4,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall liegen. Das ist eine Zeit, als die Galaxien allgemein besonders aktiv neue Sterne produzierten.
Galaxienhaufen dieser Größe sind in diesen Distanzen außerordentlich selten, und dies ist die erste derartige Studie, die jemals über sie erstellt wurde. Unter Verwendung der infraroten Wellenlängen dieser Galaxien in den ausgewählten SPT-Galaxienhaufen konnten die Wissenschaftler die Sterne und die Sternentstehungsaktivität charakterisieren.
Sie stellten fest, dass die massereichen Galaxienhaufen während dieser Epoche kurioserweise dazu tendieren, verschiedene Galaxientypen zu beherbergen, wobei ruhige Galaxien recht häufig vorkommen. In diesen ruhigen Mitgliedern fand scheinbar bereits der Quenching-Prozess statt.
Die Astronomen schlussfolgern, dass die Sternentstehung in den Zentralregionen der massereichsten Galaxienhaufen sogar in diesen frühen kosmischen Epochen, als die intensivsten Sternentstehungsprozesse auftraten, effizient unterdrückt werden kann.
Abhandlung: „Galaxy Populations in the Most Distant SPT-SZ Clusters: I. Environmental quenching in massive clusters at 1.4. – z -.1.7“ von V. Strazzullo, M. Pannella, J. J. Mohr, A. Saro, M. L. N. Ashby, M. B. Bayliss, S. Bocquet, E. Bulbul, G. Khullar, A. B. Mantz, S. A. Stanford, B. A. Benson, L. E. Bleem, M. Brodwin, R. E. A. Canning, R. Capasso, I. Chiu, A. H. Gonzalez, N. Gupta, J. Hlavacek-Larrondo, M. Klein, M. McDonald, E. Noordeh, D. Rapetti, C. L. Reichardt, T. Schrabback, K. Sharon und B. Stalder, Astronomy & Astrophysics 622, A117, 2019.
(THK)
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