
Eine neue Studie von Astrophysikern der University of Minnesota zeigt, dass hochenergetisches Licht von kleinen Galaxien eine Schlüsselrolle in der frühen Entwicklung des Universums gespielt haben könnte. Die Studie gibt Einblicke darin, wie das Universum reionisiert wurde – ein Problem, das Astronomen seit Jahren zu lösen versuchen.
Die Studie wurde im Astrophysical Journal veröffentlicht, einem wissenschaftlichen Journal für die Themen Astrophysik und Astronomie.
Nach dem Urknall, durch den das Universum vor Milliarden Jahren entstand, war es in einem ionisierten Zustand. Das bedeutet, dass sich die Elektronen und Protonen frei durch den Raum bewegten. Als das Universum expandierte und abzukühlen begann, veränderte es sich in einen neutralen Zustand, in dem die Protonen und Elektronen zu Atomen zusammenfanden, ähnlich wie Wasserdampf zu einer Wolke kondensiert.
Jetzt haben Wissenschaftler jedoch beobachtet, dass sich das Universum wieder in einem ionisierten Zustand befindet. Ein wichtiges Bestreben in der Astronomie liegt darin herauszufinden, wie das geschah. Astronomen haben vermutet, dass die Energie für die Reionisierung von den Galaxien selbst gekommen sein muss. Aber aufgrund von lichtabsorbierenden Wasserstoffwolken innerhalb der Galaxien ist es unglaublich schwer, dass auf diese Weise genug hochenergetisches Licht entkommen kann – ähnlich wie die Wolken in der Erdatmosphäre an einem bedeckten Tag das Sonnenlicht absorbieren.
Astrophysiker vom Minnesota Institute for Astrophysics am College of Science and Engineering der University of Minnesota könnten die Antwort auf das Problem gefunden haben. Mit Daten des Gemini-Teleskops haben sie die bislang erste Galaxie in einem „Blow-away“-Zustand beobachtet. Das bedeutet, dass die Wasserstoffwolken verschwunden sind, was dem hochenergetischen Licht erlaubte zu entkommen. Die Forscher vermuten, dass der Blow-away durch viele Supernovae verursacht wurde, die während einer kurzen Zeitspanne explodierten.
„Die Sternentstehungsprozesse können wie das Aufblasen des Ballons betrachtet werden“, erklärte Nathan Eggen, der Hauptautor der Studie, der kürzlich seinen Masterabschluss in Astrophysik von der University of Minnesota erhielt. „Wenn die Sternentstehungsprozesse jedoch intensiver wären, gäbe es einen Riss oder ein Loch in der Oberfläche des Ballons, wodurch ein Teil der Energie entweichen würde. Im Fall dieser Galaxie waren die Sternentstehungsprozesse so stark, dass der Ballon in Stücke gerissen wurde.“
Die Galaxie namens Pox 186 ist so klein, dass sie in die Milchstraßen-Galaxie hineinpassen würde. Die Forscher vermuten, dass ihre kompakte Größe zusammen mit ihrer großen Sternpopulation (etwa 100.000 Sonnenmassen) das Blow-away möglich machten.
Die Ergebnisse bestätigen, dass ein Blow-away möglich ist, was die Theorie unterstützt, dass kleine Galaxien hauptverantwortlich für die Reionisierung des Universums waren. Sie geben weitere Einblicke in die Entwicklung des Universums in den Zustand, in dem es sich heute befindet.
„Es gibt viele Szenarien in der Wissenschaft, in denen man vermutet, dass etwas der Fall sein sollte und man es nicht findet“, sagte Eggen. „Die Bestätigung anhand von Beobachtungen zu bekommen, dass dies wirklich passieren kann, ist daher sehr wichtig. Wenn dieses eine Szenario möglich ist, dann bedeutet das, dass es andere Galaxien gibt, die in der Vergangenheit ebenfalls in Blow-away-Zuständen existierten. Die Folgen dieser Blow-aways zu verstehen, gibt direkte Hinweise auf die Auswirkungen, die vergleichbare Blow-aways während des Reionisierungsprozesses gehabt hätten.“
(THK)
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