Die Geburt von Sternen findet in Gas- und Staubwolken statt, die einen Großteil der ultravioletten und optischen Strahlung absorbieren, was diese Regionen wiederum vor optischen Beobachtungen verbirgt. In den letzten Jahrzehnten haben weltraumbasierte Infrarotobservatorien wie Herschel und Spitzer jedoch unser Wissen über verhüllte Sternentstehungsprozesse in staubhaltigen Galaxien revolutioniert, weil infrarotes Licht die Staubwolken durchdringen kann, um die entstehenden Sterne zu zeigen.
Herschel und Spitzer haben eine große Anzahl sehr staubhaltiger und sehr roter sternbildender Galaxien entdeckt, die im Infrarotbereich sehr hell sind (mehr als das Billionenfache der Sonnenleuchtkraft), aber in kürzeren Wellenlängen nicht beobachtbar sind. Diese staubhaltigen Galaxien sind tatsächlich für den Großteil des infraroten Hintergrundlichts im Universum verantwortlich. Einige dieser Objekte zeigen die extremsten Starbursts, die der Wissenschaft bekannt sind, und erreichen Sternentstehungsraten von über 1.000 neuen Sternen pro Jahr. Aber sie sind auch außergewöhnlich selten – im Durchschnitt gibt es nur eine von ihnen in einem Volumen von ein paar hunderttausend Millionen Kubiklichtjahren.
Die Herschel-Mission erforscht den Himmel in ferninfraroten Wellenlängen, wo die Staubemissionen ihren Spitzenwert haben, und entdeckte tausende Kandidaten für staubhaltige Galaxien. Der Astronom Matt Ashby vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) war Mitglied eines großen Astronomenteams, das bei der genaueren Charakterisierung dieser Galaxien half. Das Team identifizierte 300 „ultrarote“ Galaxien (sie sind also am hellsten in den längsten Infrarotwellenlängen), die auch mit der IRAC-Kamera an Bord des Weltraumteleskops Spitzer in kürzeren Infrarotwellenlängen beobachtet wurden.
Das Team sammelte weitere Daten aus dem Submillimeter- und Millimeterwellenlängenbereich, um die Emissionen der Galaxien zu untersuchen, sowie Spektren zur Bestimmung ihrer Entfernungen und Helligkeiten. Die fernste von ihnen gefundene Galaxie ist aus der Epoche rund eine Milliarde Jahre nach dem Urknall (Rotverschiebung 6,02). Sie ist eine von 23 Quellen, die laut der Studie nachgewiesenermaßen einem Gravitationslinseneffekt unterliegen.
Die Astronomen schlussfolgern, dass diese ultraroten Galaxien zu selten sind, um die sternbildenden Vorläufer von lokalen, ruhigen Galaxien darzustellen, obwohl einige der hellsten und massereichsten Galaxien darunter sind. Andere Galaxientypen müssen diese Rolle übernehmen. Aber die neue Studie hat die extremsten Fälle identifiziert. Weitere Untersuchungen dieser Objekte werden helfen festzustellen, wie die extremen Sternentstehungsprozesse im Universum ablaufen.
Abhandlung: „Spitzer Catalog of Herschel-selected Ultrared Dusty Star-forming Galaxies“ von Jingzhe Ma, Asantha Cooray, Hooshang Nayyeri, Arianna Brown, Noah Ghotbi, Rob Ivison, Ivan Oteo, Steven Duivenvoorden, Joshua Greenslade, David Clements, Julie Wardlow, Andrew Battisti, Elisabete da Cunha, Matthew L. N. Ashby, Ismael Perez-Fournon, Dominik Riechers, Seb Oliver, Stephen Eales, Mattia Negrello, Simon Dye, Loretta Dunne, Alain Omont, Douglas Scott, Pierre Cox, Stephen Serjeant, Steve Maddox und Elisabetta Valiante, ApJS 244, 30, 2019.
(THK)
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