Die Milchstraßen-Galaxie besitzt einen ungleichförmigen Halo

Illustration des Minisatelliten HaloSat im Weltraum. (Credits: NASA)
Illustration des Minisatelliten HaloSat im Weltraum. (Credits: NASA)

Astronomen der University of Iowa haben festgestellt, dass unsere Galaxie von einem ungleichförmigen Halo aus heißen Gasen umgeben ist, der kontinuierlich mit Material von entstehenden oder sterbenden Sternen aufgefüllt wird. Dieser aufgeheizte Halo, das sogenannte zirkumgalaktische Medium, war der Inkubator für die Entstehung der Milchstraßen-Galaxie vor etwa zehn Milliarden Jahren und könnte der Ort sein, an dem sich Materie befindet, die seit der Entstehung des Universums vermisst wird.

Die Ergebnisse stammen von Beobachtungen des HaloSat, einem von mehreren Minisatelliten, die an der University of Iowa entwickelt und gebaut wurden. Dieser wurde entworfen, um die von dem zirkumgalaktischen Medium emittierten Röntgenstrahlen zu beobachten. Die Forscher schlussfolgern auf Grundlage der Röntgendaten, dass das zirkumgalaktische Medium eine scheibenähnliche Geometrie aufweist. Der HaloSat-Minisatellit wurde im Mai 2018 von der Internationalen Raumstation aus gestartet und ist der erste Minisatellit, der von der Astrophysics Division der NASA finanziert wurde.

“Wo die Milchstraßen-Galaxie mehr Sterne bildet, gibt es mehr Röntgenemissionen aus dem zirkumgalaktischen Medium”, sagte Philip Kaaret, Professor am Department of Physics and Astronomy und mitwirkender Autor der Studie. “Das spricht dafür, dass das zirkumgalaktische Medium mit der Sternbildung in Zusammenhang steht. Es ist wahrscheinlich, dass wir Gas sehen, das früher in die Milchstraßen-Galaxie fiel, an der Entstehung von Sternen beteiligt war und jetzt in das zirkumgalaktische Medium recycled wird.” Die Studie wurde online im Journal Nature Astronomy veröffentlicht.

Jede Galaxie besitzt ein zirkumgalaktisches Medium, und diese Regionen sind entscheidend, um nicht nur die Entstehung und Entwicklung von Galaxien zu verstehen, sondern auch wie sich das Universum aus einem Gebilde aus Helium und Wasserstoff in eine kosmologische, expandiere Struktur mit Sternen, Planeten, Kometen und allen anderen Objekten entwickelte.

HaloSat wurde im Jahr 2018 gestartet, um nach atomaren Überresten zu suchen, die als baryonische Materie bezeichnet werden. Man vermutet, dass sie seit der Geburt des Universums vor rund 14 Milliarden Jahren fehlt. Der Satellit hat das zirkumgalaktische Medium der Milchstraßen-Galaxie nach Belegen für übrig gebliebene baryonische Materie abgesucht.

Dafür wollten Kaaret und sein Team die Ausrichtung des zirkumgalaktischen Mediums besser verstehen. Genauer gesagt, wollten die Forscher herausfinden, ob das zirkumgalaktische Medium ein großer, ausgedehnter Halo ist, der viele Male größer als unsere Galaxie ist. In diesem Fall könnte er die Gesamtanzahl an Atomen beherbergen, um die Frage der fehlenden baryonischen Materie zu lösen. Aber falls das zirkumgalaktische Medium hauptsächlich aus recycelter Materie besteht, wäre es eine relativ dünne, aufgeblasene Gasschicht und würde wahrscheinlich nicht die fehlende baryonische Materie enthalten.

“Wir haben definitiv gezeigt, dass es einen sehr dichten Teil des zirkumgalaktischen Mediums gibt, der im Röntgenbereich hell leuchtet und starke Röntgenstrahlung emittiert”, sagte Kaaret. Aber es könnte immer noch einen wirklich großen, ausgedehnten Halo geben, der im Röntgenbereich nur schwach leuchtet. Und es könnte schwerer sein, diesen schwachen, ausgedehnten Halo zu sehen, weil diese hell strahlende Scheibe im Weg ist. Mit HaloSat allein können wir nicht sagen, ob es diesen ausgedehnten Halo gibt oder nicht.”

Kaaret sagte, er sei von der ungleichförmigen Struktur des zirkumgalaktischen Mediums überrascht gewesen und habe eine gleichmäßigere Geometrie erwartet. Die dichteren Gebiete sind Regionen, in denen Sterne entstehen und wo Materie zwischen der Milchstraßen-Galaxie und dem zirkumgalaktischen Medium ausgetauscht wird.

“Es scheint so, als seien die Milchstraßen-Galaxie und andere Galaxien keine geschlossenen Systeme”, sagte Kaaret. “Es gibt tatsächlich Wechselwirkungen, die Materie in das zirkumgalaktische Medium schleudern und auch Materie wieder zurückbringen.”

Der nächste Schritt besteht darin, die HaloSat-Daten mit Daten anderer Röntgenobservatorien zu kombinieren, um festzustellen, ob es einen ausgedehnten Halo um die Milchstraßen-Galaxie gibt und – falls er existiert – seine Größe zu berechnen. Das wiederum könnte das Rätsel der fehlenden baryonischen Materie lösen.

“Diese fehlenden Baryonen sollten irgendwo zu finden sein”, sagte Kaaret. “Sie befinden sich in Halos um einzelne Galaxie wie unserer Milchstraßen-Galaxie oder sie liegen in Filamenten, die sich zwischen Galaxien erstrecken.”

Die Studie trägt den Titel “A disc-dominated and clumpy circumgalactic medium of the Milky Way seen in X-ray emission” und wurde am 19. Oktober 2020 veröffentlicht.

Quelle

(THK)

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