Der künstlerische Eindruck eines Superwinds in einer jungen massiven Galaxie. Bildnachweis: PPARC / David Hardy. klicken um zu vergrößern
Ein Team von Astronomen unter der Leitung der Universität von Durham hat die Folgen einer spektakulären Explosion in einer 11,5 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie entdeckt. Ihre Beobachtungen, die heute (14. Juli 2005) in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden, liefern den bislang direktesten Beweis dafür, dass eine Galaxie durch Explosionen, die einen Strom von Hochgeschwindigkeitsmaterial namens „Superwinds“ erzeugen, fast auseinandergerissen wird. Die Beobachtungen wurden mit dem 4,2 Meter langen William Herschel-Teleskop auf La Palma gemacht, an dem Großbritannien maßgeblich beteiligt ist.
Es wird angenommen, dass Galaxien durch Superwinde einen erheblichen Teil ihres Gases mit einer Geschwindigkeit von bis zu mehreren hundert Meilen pro Sekunde in den intergalaktischen Raum sprengen. Die treibende Kraft hinter ihnen ist die Explosion vieler massereicher Sterne während eines intensiven Ausbruchs der Sternentstehung zu Beginn des Lebens der Galaxie, möglicherweise unterstützt durch die Energie eines supermassiven Schwarzen Lochs, das in seinem Herzen wächst.
Superwinde sind aus mehreren Gründen für die Theorie der Galaxienbildung von entscheidender Bedeutung: Erstens begrenzen sie die Größe von Galaxien, indem sie eine weitere Sternentstehung verhindern - ohne sie weisen theoretische Modelle auf weitaus hellere Galaxien hin, als sie tatsächlich im Space Magazine zu sehen sind. Zweitens transportieren sie schwere Elemente - Sternstaub - weit entfernt von ihren Produktionsstätten in Sternen in den intergalaktischen Raum und liefern Rohstoffe für Planeten und das Leben im gesamten Universum. Während die Theorien voraussagten, dass Superwinde dieser Art existieren, waren zuvor beobachtete Beispiele viel kleinere Phänomene in nahe gelegenen Galaxien. Diese Beobachtungen liefern einige der direktesten Beweise für die Existenz großflächiger, galaxienweiter Superwinde in der Geschichte des Universums.
Die Entdeckung des Superwinds erfolgte durch Beobachtung des Gases im Lichthof einer Galaxie (bekannt als „LAB-2“), die mit einem Durchmesser von über 300.000 Lichtjahren etwa dreimal so groß ist wie die Scheibe unserer eigenen Milchstraßengalaxie. Die Astronomen entdeckten, dass das Licht von heiß glühendem Wasserstoffgas in der gesamten Galaxie auf sehr spezifische Weise gedimmt wird.
"Wir glauben, dass das Dimmen durch eine Hülle aus gekühltem Material verursacht wird, die durch eine galaxienweite Superwind-Explosion aus der Umgebung gespült wurde", sagte Dr. Richard Wilman von der University of Durham. „Aufgrund der Gleichmäßigkeit der Absorption in der gesamten Galaxie scheint die Explosion mehrere hundert Millionen Jahre zuvor ausgelöst worden zu sein. Dies gibt dem Gas Zeit, sich abzukühlen und von seiner hohen Ausstoßgeschwindigkeit zu verlangsamen, und somit die Absorption zu erzeugen. Aus unserer Sicht befindet sich die Hülle wahrscheinlich einige hunderttausend Lichtjahre vor ihrer Muttergalaxie “, fügte Dr. Wilman hinzu.
Astronomen sind seit langem verwirrt darüber, warum Schlüsselelemente für die Bildung von Planeten und letztendlich für das Leben (wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Eisen) im gesamten Universum so weit verbreitet sind. Nur 2 Milliarden Jahre nach dem Urknall wurden die entlegensten Regionen des intergalaktischen Raums mit ihnen angereichert. Der in dieser Galaxie beobachtete Superwind zeigt, wie sich solche Druckwellen durch den Weltraum bewegen können und die tief in Galaxien gebildeten Elemente tragen.
Ausschlaggebend für die Entdeckung und ihre Interpretation war die Fähigkeit, detaillierte Informationen über das Gas in zwei Dimensionen über die gesamte Galaxie hinweg zu erhalten. Möglich wurde dies durch eine als integrale Feldspektroskopie bekannte Technik, die mit den größten Teleskopen der Welt gerade erst zur Reife gelangt.
Dr. Joris Gerssen, ein wichtiges Mitglied des Durham-Teams, erklärt: „Die meiste astronomische Spektroskopie wird durchgeführt, indem eine kleine Apertur oder ein schmaler Schlitz auf das Ziel gelegt wird, was für komplexe, erweiterte Quellen wie diese Galaxie ein ziemlich unvollständiges Bild ergibt.“ .
Um dies zu überwinden, verwendeten die Astronomen einen integralen Feldspektrographen namens "Sauron" für eine umfassende Untersuchung nahegelegener Galaxien, die am Observatoire de Lyon in Zusammenarbeit von französischen, niederländischen und britischen Astronomen gebaut wurde.
Dr. Gerssen fügte hinzu: „Sauron ist wirklich einzigartig und aufgrund seiner hohen Effizienz kann es sich mit Instrumenten auf den größten Teleskopen der Welt, die etwa doppelt so groß sind wie das William Herschel-Teleskop, mehr als behaupten. Trotzdem bedeutete die schiere Entfernung unserer Zielgalaxie, dass Sauron über 15 Stunden lang darauf starren musste, um diese Entdeckung zu machen. “
„Sauron hat uns bisher die besten Beweise für einen ausgedehnten Abfluss aus einer Galaxie geliefert, die einem riesigen Starburst ausgesetzt ist. Diese Messungen gehören zu den ersten Schritten zum Verständnis der Physik der Galaxienbildung. “, Kommentierte Prof. Roger Davies, Universität Oxford, eines der an Sauron beteiligten Institute.„ Wir freuen uns darauf, ähnliche zweidimensionale Spektrographen zu verwenden, für die gebaut wird 8 m Teleskope; Diese werden den Prozess der Galaxienbildung noch früher untersuchen. “
Bisher waren Beobachtungsergebnisse für Superwinde in jungen Galaxien im fernen Universum weitgehend indirekt und umständlich. Die Bemühungen konzentrierten sich auf die Suche nach ihren subtilen statistischen Signaturen in großen Untersuchungen von Galaxien und intergalaktischem Gas.
Prof. Richard Bower vom Institut für Computational Cosmology der Universität Durham, der die Forschung initiierte, erklärte: „Astronomen haben mehrere Jahre lang Hochgeschwindigkeitsabflüsse in fernen sternbildenden Galaxien beobachtet, aber noch nie konnten wir ihre Wahrheit beurteilen Skala aus Beobachtungen einer einzelnen Galaxie. Indem wir die stark erweiterte Emissionsquelle dieser Galaxie nutzen, können wir den Abfluss als eine Art Silhouette gegen die gesamte Galaxie sehen. Dies deutet darauf hin, dass Superwinde wirklich galaxienweit sind und dass sie wirklich so wichtig sind, wie es unsere Theorien erfordern. “
Originalquelle: PPARC-Pressemitteilung
