Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff
Auf der Suche nach den fernsten Galaxien hat man das Universum noch vor der ersten Milliarde Jahre seiner Geschichte untersucht, früh genug, um den wichtigsten Effekt der ersten Sterne zu sehen: die Reionisierung der neutralen Atome. Astronomen wollen verstehen, wie sich Galaxien in dieser Zeit bildeten und entwickelten, in welchem Zeitraum die Reionisierung erfolgte, welche Natur die Objekte besaßen, die die ionisierenden Photonen lieferten, und die Drehbücher, nach denen Galaxien und ihr interstellares Medium (ISM) mit Atomen angereichert wurden, die in den stellaren Schmelzöfen entstanden. Auch wenn gegenwärtig Galaxien aus diesem Zeitalter in tiefen optischen und Nahinfrarot-Durchmusterungen entdeckt werden, sind die meisten dieser Galaxien von geringer Masse, sehr lichtschwach und der Anreicherungsprozeß mit schwereren Elementen ist schwer zu untersuchen. Leuchtkräftigere, massereiche sternbildende Galaxien sollen existiert haben und eine wichtige Rolle bei der Reionisierung spielen, aber da diese großen Objekte so früh in der kosmischen Zeit schwer aufzubauen sind, gibt es nicht viele von ihnen.
Massereiche, sternbildende Galaxien, die Staub enthalten, strahlen intensiv bei Submillimeter-Wellenlängen und können mit Submillimeter-Teleskopen aufgespürt werden. Sie bieten daher die Gelegenheit, Extremfälle von Metall/Staub-Anreicherung im ISM zur Zeit der Reionisierung zu untersuchen. Die CfA-Astronomen Matt Ashby und Chris Howard gehörten einem großen Team an, das mit dem Südpol-Teleskop eine Reihe dieser staubhaltigen Galaxien aufspürte. Sie ermittelten deren Entfernungen, in dem sie in deren ISM mit den ALMA-Teleskopen die rotverschobene Wellenlänge des Kohlenmonoxid-Moleküls auswerteten. Auf diesem Weg wurde die fernste bekannte staubhaltige Galaxie entdeckt und nachfolgende Beobachtungen mit anderen Einrichtungen bestätigten ihre kosmologische Entfernung. Die Wissenschaftler schränkten die Eigenschaften des Objekts durch das Nachbilden des beobachteten Kontinuumsspektrum sowie der Spektrallinien ein und entdeckten, daß das Objekt Gas in einer Menge von ungefähr 330 Milliarden Sonnenmassen besitzt; im Vergleich dazu beträgt die geschätzte Gasmasse der Milchstraße ungefähr fünf Milliarden Sonnenmassen (die meiste Masse der Milchstraße liegt in Form von Sternen vor). Die staubhaltige Galaxie bildet neue Sterne mit einer geschätzten Rate von mehreren Tausend pro Jahr – wenn auch unter der Annahme, daß der Ablauf ähnlich dem ist, den man bei nah gelegenen Galaxien beobachtet. Dieses seltene und ferne Objekt liefert bislang eine der besten Einblicke in die Aktivität von Galaxien, als das Universum sehr jung war.
Literatur:
„ISM Properties of a Massive Dusty Star-forming Galaxy Discovered at z~7“
M. L. Strandet, A. Weiss, C. De Breuck, D. P. Marrone, J. D. Vieira, M. Aravena, M. L. N. Ashby, M. Béthermin, M. S. Bothwell, C. M. Bradford, J. E. Carlstrom, S. C. Chapman, D. J. M. Cunningham, Chian-Chou Chen, C. D. Fassnacht, A. H. Gonzalez, T. R. Greve, B. Gullberg, C. C. Hayward, Y. Hezaveh, K. Litke, J. Ma0, M. Malkan, K. M. Menten, T. Miller, E. J. Murphy, D. Narayanan, K. A. Phadke, K. M. Rotermund, J. S. Spilker, and J. Sreevani
The Astrophysical Journal Letters, 842:L15 (6pp), 2017 June 20
