Kosmische Strahlen und galaktische Winde in M33

Künstlerische Darstellung von Winden, die durch kosmische Strahlen angetrieben werden (Blau und Grün), über einem Bild der Dreiecksgalaxie M33 (Rot und Weiß), basierend auf Daten des VLT Survey Telescope. (Credit: Institute for Research in Fundamental Sciences- IPM & European Southern Observatory (ESO))
Künstlerische Darstellung von Winden, die durch kosmische Strahlen angetrieben werden (Blau und Grün), über einem Bild der Dreiecksgalaxie M33 (Rot und Weiß), basierend auf Daten des VLT Survey Telescope. (Credit: Institute for Research in Fundamental Sciences- IPM & European Southern Observatory (ESO))

Astronomen haben mit dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) der National Science Foundation einen wichtigen neuen Hinweis entdeckt, wie Galaxien die intensiven Sternentstehungsperioden verlangsamen. Ihre neue Studie der Nachbargalaxie Messier 33 (M33) spricht dafür, dass schnelle Elektronen aus kosmischen Strahlen Winde antreiben können, die das Gas wegblasen, welches für die Bildung neuer Sterne gebraucht wird.

Solche Winde sind verantwortlich für die Verlangsamung der Sternentstehungsrate, während sich die Galaxien im Laufe der Zeit entwickeln. Allerdings hatte man die Schockwellen von Supernova-Explosionen und die energiereichen Materiejets von Schwarzen Löchern aus den galaktischen Kernen als Hauptquellen dieser Winde in Betracht gezogen. Kosmische Strahlen wurden als weniger starke Faktoren angesehen, insbesondere in Galaxien wie M33, die Regionen mit intensiven Sternentstehungsprozessen aufweisen.

“Wir haben in unserer eigenen Milchstraßen-Galaxie und in der Andromeda-Galaxie galaktische Winde beobachtet, die von kosmischen Strahlen angetrieben werden; diese Galaxien haben viel geringere Sternentstehungsraten. Aber noch nicht in einer Galaxie wie M33”, sagte Fatemah Tabatabaei vom Institute for Research in Fundamental Sciences im Iran.

Tabatabaei und ein internationales Forschungsteam machten detaillierte VLA-Multiwellenlängenbeobachtungen von M33, einer rund drei Millionen Lichtjahre entfernten Spiralgalaxie, die Teil der lokalen Gruppe ist, zu der ebenfalls die Milchstraßen-Galaxie gehört. Sie nutzten auch frühere Beobachtungen des VLA, des Radioteleskops in Effelsberg (Deutschland) und verschiedener anderer Teleskope, die im Millimeterbereich, im sichtbaren Bereich und im Infrarotbereich arbeiten.

Sterne, die viel massereicher als unsere Sonne sind, durchlaufen ihre Lebenszyklen schnell und explodieren letztendlich als Supernova. Die explosiven Schockwellen können Teilchen auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und kosmische Strahlen erzeugen. Eine genügend große Menge dieser kosmischen Strahlen kann einen Druck aufbauen, der Winde antreibt, welche das für die Bildung neuer Sterne erforderliche Gas forttragen.

“Die VLA-Beobachtungen deuten darauf hin, dass kosmische Strahlen in M33 aus den Regionen entweichen, wo sie entstehen, so dass sie imstande sind, stärkere Winde anzutreiben”, sagte William Cotton vom Radio Astronomy Observatory.

Ausgehend von ihren Beobachtungen schlussfolgerten die Astronomen, dass die zahlreichen Supernova-Explosionen und Supernova-Überreste in den gigantischen Sternentstehungsregionen von M33 solche durch kosmische Strahlen angetriebenen Winde wahrscheinlicher machen.

“Das bedeutet, dass kosmische Strahlen wahrscheinlich eine gängigere Ursache für galaktische Winde sind, insbesondere in früheren Zeiten der Geschichte des Universums, als die Sternentstehungsprozesse mit viel höherer Geschwindigkeit abliefen”, sagte Tabatabaei. “Dieser Mechanismus wird daher ein bedeutsamerer Faktor, um die Entwicklung der Galaxien im Laufe der Zeit zu verstehen.”

Tabatabaei, Cotton und ihre Kollegen berichten über ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Monthly Notices of the Royal Astronomical Society vom 25. Oktober 2022.

Das National Radio Astronomy Observatory ist eine Einrichtung der National Science Foundation und wird im Rahmen eines Kooperationsvertrags von Associated Universities, Inc. betrieben.

Quelle

(THK)

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