ALMA entdeckt die am weitesten entfernte staubige Galaxie, die in Sichtweite verborgen ist

Staubige Sternentstehungsgalaxien sind die intensivsten Sternentstehungsstätten im Universum. Sie bilden Sterne mit einer Rate von bis zu ein paar tausendfacher Sonnenmasse pro Jahr (die Sternbildungsrate unserer Milchstraße beträgt nur drei Sonnenmassen pro Jahr) und sie enthalten enorme Mengen an Gas und Staub. Es wird nicht erwartet, dass sich solche Monstergalaxien zu Beginn der Geschichte des Universums gebildet haben, aber Astronomen haben bereits einige von ihnen entdeckt, als der Kosmos noch keine Milliarde Jahre alt war. Eine davon ist die Galaxie SPT0311-58, die ALMA 2018 beobachtete.

Aufgrund ihres extremen Verhaltens glauben Astronomen, dass diese staubigen Galaxien eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Universums spielen. Aber sie zu finden ist leichter gesagt als getan. "Diese Galaxien neigen dazu, sich in der Öffentlichkeit zu verstecken", sagte Caitlin Casey von der Universität von Texas in Austin und leitender Autor einer im Astrophysical Journal veröffentlichten Studie. „Wir wissen, dass sie da draußen sind, aber sie sind nicht leicht zu finden, weil ihr Sternenlicht in Staubwolken verborgen ist."

Das Licht von MAMBO-9 wurde bereits vor zehn Jahren von Co-Autor Manuel Aravena mit dem Max-Planck-Millimeter-BOlometer (MAMBO) am 30-Meter-Teleskop IRAM in Spanien und dem Interferometer Plateau de Bure in Frankreich erfasst. Diese Beobachtungen waren jedoch nicht empfindlich genug, um die Entfernung der Galaxie aufzudecken. „Wir hatten Zweifel, ob es echt ist, weil wir es mit anderen Teleskopen nicht finden konnten. Aber wenn es real war, musste es sehr weit weg sein “, sagt Aravena, die zu diesem Zeitpunkt in Deutschland promovierte und derzeit für die Universidad Diego Portales in Chile arbeitet.

Dank der Sensibilität von ALMA konnten Casey und ihr Team nun die Entfernung von MAMBO-9 bestimmen. "Wir fanden die Galaxie in einer neuen ALMA-Umfrage, die speziell zur Identifizierung von staubigen sternbildenden Galaxien im frühen Universum entwickelt wurde", sagte Casey. "Und das Besondere an dieser Beobachtung ist, dass dies die am weitesten entfernte staubige Galaxie ist, die wir jemals ungehindert gesehen haben."

Das Licht ferner Galaxien wird oft von anderen Galaxien, die uns näher stehen, gestört. Diese Galaxien vor ihnen wirken als Gravitationslinse: Sie lenken das Licht der weiter entfernten Galaxie. Dieser Linseneffekt erleichtert es Teleskopen, entfernte Objekte zu erkennen (so könnte ALMA die Galaxie SPT0311-58 sehen). Es verzerrt aber auch das Bild des Objekts und erschwert das Erkennen von Details.

In dieser Studie sahen die Astronomen MAMBO-9 direkt ohne Linse, und so konnten sie seine Masse messen. „Die Gesamtmasse von Gas und Staub in der Galaxie ist enorm: zehnmal mehr als alle Sterne in der Milchstraße. Das bedeutet, dass die meisten Sterne erst noch gebaut werden müssen “, erklärte Casey. Die Galaxie besteht aus zwei Teilen und verschmilzt gerade.

Casey hofft, in der ALMA-Umfrage entferntere staubige Galaxien zu finden, die Aufschluss darüber geben, wie häufig sie sind, wie sich diese massereichen Galaxien so früh im Universum gebildet haben und warum sie so staubig sind. "Staub ist normalerweise ein Nebenprodukt von sterbenden Sternen", sagte sie. „Wir erwarten hundertmal mehr Sterne als Staub. Aber MAMBO-9 hat noch nicht so viele Sterne hervorgebracht und wir wollen herausfinden, wie sich nach dem Urknall so schnell Staub bilden kann. “

"Beobachtungen mit neuen und leistungsfähigeren Technologien können zu unerwarteten Ergebnissen wie MAMBO-9 führen", sagte Joe Pesce, Programmverantwortlicher der National Science Foundation für NRAO und ALMA. "Obwohl es schwierig ist, eine solch massive Galaxie so früh in der Geschichte des Universums zu erklären, ermöglichen Entdeckungen wie diese den Astronomen, ein besseres Verständnis des Universums zu entwickeln und immer mehr Fragen zu stellen."

Das Licht von MAMBO-9 wanderte ungefähr 13 Milliarden Jahre lang zu den Antennen von ALMA (das Universum ist heute ungefähr 13,8 Milliarden Jahre alt). Das heißt, wir können sehen, wie die Galaxie in der Vergangenheit aussah (In diesem Video erfahren Sie, wie ALMA als Zeitmaschine funktioniert: https://vimeo.com/269199368). Heute ist die Galaxie wahrscheinlich noch größer und enthält hundertmal mehr Sterne als die Milchstraße, die sich in einem riesigen Galaxienhaufen befinden.

Weitere Informationen und Quelle: https://public.nrao.edu/news/alma-spots-most-distant-dusty-galaxy-hidden-in-plain-sight/