Der Großteil der Sterne wird einer sogenannten Hauptreihe zugeordnet, und je größer die Masse einer Galaxie ist, desto höher ist ihre Effizienz bei der Bildung neuer Sterne. Allerdings wird jede Galaxie gelegentlich eine gesteigerte Anzahl neu entstandener Sterne zeigen, die heller leuchten als der Rest.
Die Ursache für solche Phasen intensiver Sternentstehungsprozesse (Starbursts) ist normalerweise eine Kollision zweier großer Galaxien, wobei das kalte Gas in den Riesenmolekülwolken der Erhaltung derart hoher Sternentstehungsraten dient. Die Frage, die Astronomen sich stellen, ist, ob die Starbursts im frühen Universum die Folge einer Überversorgung an Gas waren, oder ob die Galaxien das Gas effizienter umwandelten.
Eine neue Studie unter Leitung von John Silverman vom Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe untersuchte den Kohlenstoffmonoxidgehalt in sieben weit entfernten Starburstgalaxien aus einer Zeit, als das Universum erst vier Milliarden Jahre jung war. Möglich war das mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) auf einem Bergplateau in Chile. ALMA registriert elektromagnetische Wellen im Wellenlängenbereich der Millimeterstrahlung (ausschlaggebend für die Untersuchung molekularer Gase) und besitzt eine Empfindlichkeit, die Astronomen heute erst beginnen auszuloten. Die Studie wurde am 15. Oktober 2015 in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
Die Forscher stellten fest, dass die Menge des Kohlenmonoxidgases bereits reduziert war, obwohl die Galaxie weiterhin mit hoher Rate Sterne produzierte. Diese Beobachtungen sind vergleichbar mit jenen, die heute von erdnahen Starburstgalaxien gemacht werden, aber der Gasschwund geschah nicht so schnell wie erwartet. Das führte die Wissenschaftler zu der Schlussfolgerung, dass es einen stetigen Anstieg bei der Effizienz geben könnte – abhängig davon, wie weit oberhalb der Hauptreihensequenz die Sternentstehungsrate liegt.
Die Studie stützte sich auf verschiedene leistungsfähige Teleskope, die am COSMOS-Survey beteiligt sind. Nur die Weltraumteleskope Spitzer und Herschel konnten die Sternentstehungsraten genau messen, und das Subaru Telescope konnte die Natur und die Entfernung dieser extremen Galaxien mittels Spektroskopie bestätigen.
„Diese Beobachtungen demonstrieren deutlich ALMAs einzigartige Fähigkeit, mit Leichtigkeit eine entscheidende Komponente von Galaxien mit hoher Rotverschiebung zu messen, was bezeichnend für die bemerkenswerten Ergebnisse ist, die von ALMA geliefert werden“, sagte Silverman.
Links: ALMA-Karte der Galaxie PACS-867 mit den Emissionen des Kohlenmonoxidgases, aus dem neue Sterne entstehen. Mitte: Hubble-Aufnahme von PACS-867, die das UV-Licht junger Sterne in den einzelnen Komponenten der hochgradig verzerrten Galaxien als Folge einer Verschmelzung zeigt. Die Position des molekularen Gases aus Bild 1 ist markiert (blaue Konturen) und zeigt, wo eingehüllt in Staub neue Sterne entstehen. Rechts: Dieses Spitzer-Infrarotbild von PACS-867 enthüllt die in Staub eingebetteten Sterne, welche mit dem molekularen Gas in Zusammenhang stehen. Das UV-Licht des Gases ist schwach, während das Gas im Infrarotbereich heller ist. Der Grund dafür ist die Anwesenheit von Staub, der das UV-Licht stärker beeinflusst als das Infrarotlicht. (Left image credit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Silverman (Kavli IPMU); Center image credit: NASA / ESA Hubble Space Telescope, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Silverman (Kavli IPMU); Right image credit: NASA / Spitzer Space Telescope, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Silverman (Kavli IPMU)
Quelle: http://www.ipmu.jp/node/2300
(THK)
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