Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff
Die ersten Sterne tauchten etwa 100 Millionen Jahre nach dem Urknall auf und seit dieser Zeit haben Sterne und Sternentstehungsprozesse den Kosmos erhellt. Als das Universum rund drei Milliarden Jahre alt war, erreichte die Sternentstehungsaktivität Raten, die den heutigen Wert um circa das zehnfache überstiegen. Warum dies geschah und ob die damaligen physikalischen Prozesse von den heutigen verschieden oder einfach nur aktiver (und weshalb) waren, gehört zu den dringendsten Fragen in der Astronomie. Da Sterne aus Gas entstehen, ist die Gasmenge von Galaxien ein Maß für ihr Sternbildungspotential und (zumindest im lokalen Universum) der Anteil an Materie in Form von Gas, der „Gasanteil“, ein Maß für das Sternbildungsvermögen.
Gas in Galaxien wird verbraucht, wenn sich neue Sterne bilden und wenn es durch Supernovae oder Winde aus dem System getrieben wird; Gas kann auch durch Einfall auf die Galaxie aus dem intergalaktischen Medium hinzukommen. Diese Abläufe sind für das lokale Universum in groben Zügen verstanden, zumeist weil die Galaxien hell und dicht genug bei uns sind, um im Detail untersucht zu werden. Für Galaxien zur Zeit des Höhepunkts der Sternentstehung ist die Entwicklung des Gasanteils viel weniger gut eingegrenzt. Die Messung des Gasgehalts erfolgt oft durch Beobachtungen von Kohlenmonoxid, ein häufiges Molekül, aber für das frühe Universum ist dieses Verfahren schwierig, da die Entfernungen die Linien schwach werden lassen, während die kosmische Rotverschiebung die für gewöhnlich untersuchten Übergänge zu Wellenlängen hin verschiebt, die jenseits des Leistungsvermögens heutiger Einrichtungen liegen.
Francesca Civano und ein Team aus weiteren zehn Kollegen hat mit der großen, im Millimeter-Bereich messenden Einrichtung ALMA die Gasanteile bei fünfundvierzig massereichen Galaxien im Zeitalter der höchsten Sternentstehungsrate untersucht. Obwohl die experimentell erhaltenen Emissionslinien des Gases für eine Untersuchung viel zu schwach waren, benutzte das Team das starke, durch den Staub verursachte Kontinuum als Ersatz und begründete dies mit anderen Ergebnissen, nach denen das Verhältnis von Gas zu Staub ziemlich gut verstanden war. Man hat für diese ausgewählten Galaxien wie in anderen massereichen Galaxien ganz ähnliche Werte für den Anteil an Gas gefunden; dies war etwas überraschend, da einige Entwicklungstendenzen der Gasanteile erwartet wurden. Das andere wichtige Ergebnis der Gruppe betrifft die Beziehung zwischen dem Gasanteil und der Sternentstehungsaktivität, die sich in guter Übereinstimmung mit heutigen Modellen befindet und nach Aussage der Wissenschaftler besagt, daß eine einfache Anleitung zur Sternbildung auf das lokale Universum bis bereits zurück zum Höhepunkt der Sternentstehung von vor ungefähr drei Milliarden Jahre Anwendung findet.
Literatur:
„Gas Fraction and Depletion Time of Massive Star Forming Galaxies at z∼3.2: No Change in Global Star Formation Process“
E. Schinnerer, B. Groves, M.T. Sargent, A. Karim, P.A. Oesch, B. Magnelli, O. LeFevre, L. Tasca, F. Civano, P. Cassata, V. Smolcic
The Astrophysical Journal, 833:112 (9pp), 2016 December 10
