Das Verständnis der Entstehung von Sternen und Galaxien zu Beginn der Geschichte des Universums ist nach wie vor ein Rätsel, und eine neue Studie könnte unser derzeitiges Verständnis auf den Kopf gestellt haben. Die Ergebnisse lieferten überwältigende Beweise dafür, dass Funkjets, die aus einem galaktischen Zentrum herausragen, die Sternentstehung verbessern - ein Ergebnis, das aktuellen Modellen direkt widerspricht, bei denen die Sternentstehung behindert oder sogar gestoppt wird.
Alle frühen Galaxien bestehen aus intensiv leuchtenden Kernen, die von riesigen Schwarzen Löchern angetrieben werden. Diese sogenannten aktiven galaktischen Kerne, kurz AGN, sind immer noch Gegenstand intensiver Untersuchungen. Ein spezifischer Mechanismus, den Astronomen untersuchen, ist das AGN-Feedback.
"Feedback ist der Slangbegriff des Astronomen für die Art und Weise, wie ein AGN - mit seiner großen Energiefreisetzung - seine Wirtsgalaxie beeinflusst", sagte Dr. Zinn, leitender Forscher dieser Studie, kürzlich gegenüber dem Space Magazine. Er erklärte, dass es sowohl positive Rückkopplungen gibt, bei denen das AGN die Hauptaktivität der Galaxie fördert: Sternentstehung, als auch negative Rückkopplungen, bei denen das AGN die Sternentstehung behindert oder sogar stoppt.
Aktuelle Simulationen des Galaxienwachstums rufen starke negative Rückkopplungen hervor.
"In den meisten kosmologischen Simulationen wird AGN-Feedback verwendet, um die Sternentstehung in der Wirtsgalaxie abzuschneiden", sagte Zinn. "Dies ist notwendig, um zu verhindern, dass die simulierten Galaxien zu hell / massiv werden."
Zinn et al. fanden starke Beweise dafür, dass dies bei einer großen Anzahl früher Galaxien nicht der Fall ist, und behaupteten, dass das Vorhandensein eines AGN tatsächlich die Sternentstehung fördert. In solchen Fällen kann die Gesamtsternbildungsrate einer Galaxie um den Faktor 2 - 5 erhöht werden.
Darüber hinaus zeigte das Team, dass bei radio-leuchtendem AGN positives Feedback auftritt. Es besteht eine starke Korrelation zwischen dem fernen Infrarot (was auf Sternentstehung hinweist) und dem Radio.
Eine Korrelation zwischen Radio und fernem Infrarot ist der galaktischen Astronomie nicht fremd. Sterne bilden sich in extrem staubigen Regionen. Dieser Staub absorbiert das Sternenlicht und gibt es im fernen Infrarot wieder ab. Die Sterne sterben dann bei riesigen Supernova-Explosionen ab und verursachen starke Schockfronten, die Elektronen beschleunigen und zur Emission starker Synchrotronstrahlung im Radio führen.
Diese Korrelation ist jedoch für AGN-Studien ein Unbekannter. Der Schlüssel liegt in den Funkjets, die weit in die Wirtsgalaxie selbst eindringen. Ein „vom AGN abgefeuerter Jet trifft auf das interstellare Gas der Wirtsgalaxie und induziert dadurch Überschallschocks und Turbulenzen“, erklärt Zinn. "Dies verkürzt die Verklumpungszeit von Gas, so dass es viel schneller und effizienter zu Sternen kondensieren kann."
Dieser neue Befund zeigt, dass die genauen Mechanismen, in denen AGN mit ihren Wirtsgalaxien interagieren, viel komplizierter sind als bisher angenommen. Zukünftige Beobachtungen werden wahrscheinlich ein neues Verständnis der Evolution von Galaxien vermitteln.
Das Team verwendete hauptsächlich Daten aus dem Chandra Deep Field South-Bild
aber auch Daten von Hubble, Herschel und Spitzer.
Die Ergebnisse werden im Astrophysical Journal veröffentlicht (Preprint hier erhältlich).
