Astronomen entdecken mit ALMA ungewöhnliches Sternsystem

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Bildquelle: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Bereits im jungen Kosmos – 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall – gab es massereiche Scheibengalaxien. Das zeigen Beobachtungen eines internationalen Forscherteams mit der Radioteleskop-Anlage ALMA in Chile.

Bislang gingen Astronomen davon aus, dass sich Scheibengalaxien wie unsere Milchstraße erst im Laufe der kosmischen Evolution hierarchisch durch die Verschmelzung kleinerer Sternsysteme gebildet haben. Das mit ALMA aufgespürte System sei aber offenbar durch die Einfall kühlen Gases entstanden, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„In den traditionellen Modellen der Galaxienentstehung erwarten wir, dass sich massereiche Scheibengalaxien wie die Milchstraße erst spät in der kosmischen Geschichte gebildet haben“, erläutern Marcel Neelemann vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und seine Kollegen. Denn in diesem Szenario entstehen im jungen Kosmos zunächst sphärische Massenansammlungen, die dann durch Verschmelzungen langsam anwachsen. Bei den Verschmelzungen heizt sich das Gas in den Galaxien jedoch auf – Scheiben wie bei unserer Milchstraße können sich aber erst bilden, wenn sich das Gas wieder ausreichend abgekühlt hat.

In jüngerer Zeit haben detaillierte Computersimulationen jedoch überraschend gezeigt, dass sich Scheibengalaxien bereits im jungen Kosmos durch den Zustrom kühlen Gases aus ihrer Umgebung bilden könnten. Das Problem: In den ersten drei Milliarden Jahren nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren konnten die Astronomen im Einklang mit dem Standardmodell bislang ausschließlich sphärische Galaxien aufspüren. Das hat sich mit den ALMA-Beobachtungen von Neelemann und seinen Kollegen nun geändert.

ALMA, das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, besteht aus insgesamt 66 Antennen mit sieben bis zwölf Metern Durchmesser. Das Großteleskop steht auf dem 5000 Meter hohen Chajnantor-Plateau in der Atacamawüste in den nordchilenischen Anden. Die von ALMA erfasste Strahlung mit Wellenlängen im Millimeter- und Submillimeterbereich eignet sich besonders zur Beobachtung von Galaxien im jungen Kosmos. Dank des hohen Auflösungsvermögens konnten die Forscher nicht nur die Ansammlung von Sterne, Gas und Staub nachweisen, sondern auch ihre Rotation und Struktur enthüllen.

Wie die Messungen zeigen, handelt es sich um eine mit hoher Geschwindigkeit – 272 Kilometer pro Sekunde – rotierende Scheibe mit einer Gesamtmasse von 72 Milliarden Sonnenmassen. Damit gelang es den Forschern erstmals, eine der von den numerischen Simulationen vorhergesagte Scheibengalaxie im jungen Kosmos aufzuspüren. Allerdings, so Neelemann und seine Kollegen, sei es noch schwierig, die hohe Rotationsgeschwindigkeit und den hohen Anteil an kühlem Gas in dem System mit den Computermodellen in Einklang zu bringen. In einem Kommentar zu der Entdeckung in „Nature“ betont der australische Radioastronom Alfred Tiley zudem, es handele sich bislang lediglich um eine einzige Galaxie. Erst weitere Beobachtungen könnten zeigen, ob es tatsächlich viele derartige Systeme gibt – oder ob es eher um einen extremen Ausnahmefall handelt.

 


Quelle: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2276-y

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