Posted in: Galaxien, Kosmos 2. November 2011 15:33 0 Kommentare Weiter lesen →

Frühreife Galaxien

Grafik zeigt zwei Galaxien als violett-blaue Gasmassen mit Sternen, in einer davon ein gleißend heller Strahlungsausbruch Auf zwei überraschend gehaltvolle Galaxien sind Garchinger Astrophysiker gestoßen. Bei der Analyse eines fernen Strahlungsausbruchs zeigte sich, dass dessen Strahlung gleich zwei Galaxien durchlaufen hat. Gemessen an ihrem optischen Fingerabdruck, enthielten beide schon in der Frühzeit des Kosmos deutlich mehr schwere Elemente als heute die Sonne.

Grafik: ESO/L. Calçada

“Diese Galaxien enthalten mehr schwere Elemente als man je in einer Galaxie so früh im Universum gesehen hat”, erläutert Sandra Savaglio vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. “Wir haben nicht erwartet, dass das Universum sich so früh chemisch schon so weit entwickelt hat.” Die Wissenschaft geht davon aus, dass beim Urknall fast ausschließlich die beiden leichtesten Elemente Wasserstoff und Helium entstanden und dass die schwereren Elemente erst nachträglich im Innern von Sternen durch Kernfusion erzeugt wurden.

Savaglio und Kollegen, darunter Forscher im thüringischen Tautenburg und in Budapest, machten ihre Entdeckung bei der Analyse eines Gammablitzes, der im März 2009 von einem Forschungssatelliten registriert worden war. Nur einen Tag später hatten die Forscher eines der europäischen Großteleskope in Chile auf die zugehörigen Himmelskoordinaten richten können, um das Nachglühen des Gammablitzes im optischen Bereich zu beobachten.

In Lichtspektrum des Nachglühens fanden die Astrophysiker einen regelrechten Wald aus paarweise auftretenden Absorptionslinien. Offenbar hat die Strahlung auf ihrem knapp 12 Milliarden Lichtjahre weiten Weg zur Erde nicht nur die Ursprungsgalaxie des Blitzes durchlaufen, sondern kurz darauf noch eine zweite Galaxie, und ist in beiden von kaltem Gas teilweise geschluckt worden. Anhand der Stärke dieses Effekts schätzen Savaglio und Kollegen, dass die beiden Galaxien bereits zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall einen hohen Gehalt an schweren Elementen aufwiesen. Für Elemente wie Zink und Schwefel könnten die Werte bis um das Fünffache über dem Wert in der Sonne liegen – einem vor nicht einmal fünf Milliarden Jahren entstandenen Stern.

Eine mögliche Erklärung für das Phänomen liegt in einer raschen Entstehung neuer Sterne. Savaglio und Kollegen vermuten, dass in beiden Galaxien jedes Jahr neue Sterne mit einer Gesamtmasse von mindestens sechs Sonnen entstehen. Eine derart hohe Sternentstehungsrate würde nicht nur die Zahl stellarer Fusionsöfen erhöhen und damit die Verschmelzung von leichten zu schweren Elementen beschleunigen. Sie würde letztlich auch viele ausgebrannte Sterne als wahrscheinliche Ausgangspunkte von Gammablitzen bedeuten. Die hohe Sternentstehungsrate könnte wiederum daher rühren, dass die beiden Galaxien gerade miteinander verschmelzen und in ihren kollidierenden Gaswolken ideale Brutstätten für neue Sterne schaffen.

Forschung: Sandra Savaglio, Arne Rau und Gyula Szokoly, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, und Research School in Astrophysics, Eötvös University, Prag, und andere

Veröffentlichung Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (im Erscheinen); Preprint arXiv:1110.4642

WWW:
Hochenergie-Astrophysik, MPI für extraterrestrische Physik
- GROND
Gamma-ray Bursts – ein aktueller Forschungsschwerpunkt

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Früher kosmischer Kohlenstoff
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