Das früheste Beispiel für das Zusammenführen von Galaxien, das jemals gefunden wurde

Galaxienfusionen sind nicht besonders selten, aber wichtige Ereignisse. Nicht nur für die beteiligten Galaxien, sondern auch für Wissenschaftler, die versuchen, die Entwicklung der Galaxien zusammenzusetzen. Jetzt haben Astronomen, die ALMA verwenden, das bisher früheste Beispiel für die Verschmelzung von Galaxien gefunden.

Das fragliche Paar verschmelzender Galaxien heißt B14-65666, ein unhandlicher Name, der jedoch wissenschaftlich nützlich ist. (Im Moment werden wir es als "das Objekt" bezeichnen.) Das Objekt ist 13 Milliarden Lichtjahre entfernt, im Sternbild Sextans. Das bedeutet, dass das Licht, das wir jetzt sehen, das Objekt vor 13 Milliarden Jahren, kurz nach dem Beginn des Universums, verlassen hat.

Dies ist nicht das erste Mal, dass dieses Objekt entdeckt wurde. Früher entdeckte der Hubble dieses Objekt, aber es erschien dem Hubble als zwei separate Objekte, wahrscheinlich Sternhaufen. Das Team, das das Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) verwendet, das vielleicht empfindlichste Radioteleskop der Welt, hat jedoch gezeigt, dass es sich bei dem Objekt tatsächlich um zwei vor 13 Milliarden Jahren verschmelzende Galaxien handelt.

Die Ergebnisse dieser neuen Beobachtungen werden am 18. Juni 2019 in Veröffentlichungen der Astronomical Society of Japan veröffentlicht. Der Name des Papiers lautet „Big Three Dragons“: az = 7,15 Lyman Break Galaxy Detected in [OIII] 88 um, [CII ] 158 um und Dust Continuum mit ALMA. “ Hauptautor der Studie ist Takuya Hashimoto von der Waseda University, Japan.

Wenn Hubble das Objekt betrachtete, war es auf das ultraviolette Spektrum beschränkt. Mit dieser Einschränkung schien das Objekt zwei Sternhaufen zu sein, einer im Nordosten und einer im Südwesten. Aber als Hashimoto und sein Team Almas Kraft nutzten, um das Objekt zu untersuchen, sahen sie etwas anderes: die verräterischen Fingerabdrücke chemischer Elemente.

ALMA konnte die Funkwellenemissionen von Kohlenstoff, Sauerstoff und Staub im Objekt sehen. Die Erkennung dieser drei Signale war der Schlüssel zum Entsperren der Natur des Objekts.

Die Analyse ergab, dass das Objekt tatsächlich zwei Teile hat, genau wie Hubble Saw. Dank ALMA fügten die Signale von Kohlenstoff, Sauerstoff und Staub eine weitere Informationsschicht zum Objekt hinzu. Es zeigte sich, dass die beiden Blobs zwar unterschiedlich sind, aber ein einziges System bilden. Jeder Blob bewegt sich mit einer anderen Geschwindigkeit, was zeigt, dass zwei Galaxien verschmelzen.

„Mit umfangreichen Daten von ALMA und HST in Kombination mit einer erweiterten Datenanalyse könnten wir die Teile zusammenfügen, um zu zeigen, dass B14-65666 ein Paar verschmelzender Galaxien in der frühesten Ära des Universums ist“, erklärt Hashimoto in einer Pressemitteilung. "Die Erkennung von Radiowellen von drei Komponenten in einem so entfernten Objekt zeigt die hohe Fähigkeit von ALMA, das entfernte Universum zu untersuchen."

Laut der Studie ist das Objekt heute das früheste bekannte Beispiel für eine Galaxienfusion. Die Forscher schätzten auch die gesamte Sternmasse von B14-65666 auf weniger als 10% der Masse der Milchstraße. Dies bedeutet, dass sich das Objekt in den frühesten Stadien seiner Entwicklung befindet. Dies ist sinnvoll, da es uralt ist.

Obwohl das Objekt jung ist, ist es in der Sternproduktion viel aktiver als unsere eigene Galaxie. ALMA-Beobachtungen ergaben hohe Temperaturen und Helligkeit im Staub. Die Autoren sagen, dass dies wahrscheinlich auf eine sehr starke ultraviolette Strahlung zurückzuführen ist, die durch aktive Sternentstehung erzeugt wird. Diese aktive Sternentstehung ist ein weiterer Hinweis auf die Verschmelzung von Galaxien, da kollidierende Galaxien einer starken Gaskompression unterliegen, die Ausbrüche der Sternentstehung auslöst. Wie die Autoren in ihrer Arbeit sagen: "... wir argumentieren, dass B14-65666 eine Starburst-Galaxie ist, die durch eine größere Fusion induziert wurde."

"Unser nächster Schritt ist die Suche nach Stickstoff, einem weiteren wichtigen chemischen Element, und sogar nach dem Kohlenmonoxidmolekül", sagte Akio Inoue, Professor an der Waseda-Universität und Teil des Forschungsteams. "Letztendlich hoffen wir, die Zirkulation und Akkumulation von Elementen und Material im Kontext der Galaxienbildung und -entwicklung beobachtend zu verstehen."

Galaxienfusionen sind ein wichtiger Teil der Entwicklung von Galaxien. Oft verschluckt eine größere Galaxie eine kleinere. Kleine Galaxien können zu größeren Galaxien verschmelzen, obwohl dies als selten angesehen wird. Unsere eigene Milchstraße hat Fusionen erlebt, die dazu beigetragen haben, dass sie zu ihrer heutigen enormen Größe herangewachsen ist.

In einem Artikel aus dem Jahr 2018 präsentierten Astronomen Beweise, die auf einem Jahrhundert von Beobachtungen basieren und zeigen, dass die Milchstraße eine Population von Sternen aus einer anderen Galaxie enthält. Vor ungefähr zehn Milliarden Jahren kollidierte eine andere Galaxie mit unserer eigenen und hinterließ eine bestimmte Population von Sternen im galaktischen inneren Lichthof. Die Autoren dieses Papiers argumentierten, dass diese Sterne aus einer kleinen Galaxie stammen, die ungefähr die Größe der kleinen Magellanschen Wolke hatte.

In etwa 4,5 Milliarden Jahren wird die Milchstraße mit der Andromeda-Galaxie kollidieren und verschmelzen. Die resultierende Galaxie wird möglicherweise Milkdromeda genannt. Und im Moment verschmilzt die Milchstraße mit der viel kleineren Geistergalaxie namens Antlia 2 (Ant 2) oder frisst sie.

Die Autoren der Studie glauben, dass es ähnlich wie in unserer Milchstraße möglicherweise mehr Fusionen in der Zukunft der Zukunft (Vergangenheit?) Gibt, die bisher unentdeckt bleiben. In dem Artikel heißt es: "Obwohl unsere aktuellen Daten keine Begleitobjekte um B14-65666 zeigen, könnten zukünftige tiefere ALMA-Daten Begleitgalaxien um B14-65666 enthüllen." Sie schließen daraus, dass das Objekt ein Hauptkandidat für Folgebeobachtungen ist. "Angesichts der umfangreichen verfügbaren Daten und der räumlich erweiterten Natur ist B14-65666 eines der besten Ziele für Nachbeobachtungen mit ALMA und dem <the> James Webb Space Telescope ..."

Quellen:

• Pressemitteilung: ALMA findet frühestes Beispiel für das Zusammenführen von Galaxien
• Forschungsbericht: „Big Three Dragons“: a z = 7,15 Lyman Break Galaxy, nachgewiesen in [Oiii] 88 µm, [Cii] 158 µm und Staubkontinuum mit ALMA
• Wikipedia-Eintrag: Galaxy Merger
• Forschungsbericht: Die Fusion, die zur Bildung des inneren Sternhalos und der dicken Scheibe der Milchstraße führte
• ALMA-Observatorium