Eine gewaltige Galaxie vor langer Zeit und weit entfernt

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine extrem massereiche elliptische Galaxie in einem optisch / Nahinfrarot-Bild, ungefähr drei Milliarden Jahre nach dem Urknall. Die Galaxie ist etwa um das zehnfache massereicher als die Milchstraße. Heute erzeugt diese Galaxie selbst keine neuen Sterne mehr, aber ihre Population aus alten, roten Sternen scheint das Ergebnis früherer Episoden zu sein, in der die Galaxie zu einem der aktivsten Sterne bildenden Beispiele zählt, die man kennt.
NASA / Hubble

Galaxien fallen heute grob in zwei Gruppen: elliptisch geformte Ansammlungen aus rötlichen, alten Sternen, die sich überwiegend während einer Zeit früh in der Geschichte des Universums bildeten und spiralförmige Objekte, beherrscht von blauen, jungen Sternen. Die Milchstraße ist ein Beispiel für letztere, eine Spiralgalaxie, die aktiv neue Sterne erzeugt. Um das Wachstum von Galaxien über kosmische Zeiten hinweg und die zurückliegende Geschichte der Sternbildung im Universum zu verstehen, untersuchen Astronomen die Generation von alten Sternen in fernen elliptischen Galaxien aus früheren Epochen, Sterne, die sich wiederum in eben dieser frühen Zeit bildeten. Sternentstehung bringt Supernovae hervor, die ihre Umgebung mit Elementen anreichern, einschließlich des für Untersuchungen hilfreichen Elements Magnesium. Mißt man die Menge an Magnesium (relativ zu Eisen) in einer Galaxie, hilft dies dahingehend, das Ausmaß und die Dauer vorausgegangener Episoden an Sternbildung zu bestimmen.

Charlie Conroy und Jieun Choi vom CfA sowie acht ihrer Kollegen setzten das Spektrometer am Keck-Teleskop (nebst einigen zweitrangigen Datensätzen) ein, um sehr empfindliche Messungen zum Magnesiumgehalt in einer der massereichsten und leuchtkräftigsten elliptischen Galaxien, die bekannt ist, zu erhalten. Die Galaxie aus einer Zeit von nur drei Milliarden Jahre nach dem Urknall hat eine stellare Masse von ungefähr 300 Milliarden Sonnenmassen (die stellare Masse der Milchstraße ist etwa zehnmal geringer), bringt aber gegenwärtig Sterne mit einer Rate von nur rund der Hälfte des Wertes der Milchstraße hervor. Jedoch deutet ihr Verhältnis von Mg/Fe darauf hin, daß sie zuvor in ihrem Dasein Sterne in einer unglaublich hohen Rate hervorbrachte, vielleicht in der Größenordnung von mehreren Tausend Sonnenmassen pro Jahr; dies macht sie zu einer der stärksten Beispiele Sternentstehung, die man kennt.

Die Gruppe kommt zu dem Ergebnis, daß die Sternentstehungsausbrüche in dieser Galaxie auf Verschmelzungen mit anderen Galaxien zurückgeführt werden müssen. Genau genommen, so vermutet das Team, hat sich die Größe des Objekts vermutlich als Folge der Akkretion kleinerer Galaxien verdoppelt. Unglücklicherweise ist diese besondere elliptische Galaxie so unüblich, daß sie nicht als ein typischer Vorläufer für irgendeine lokale elliptische Galaxie angesehen werden kann. Das Team folgert, daß jetzt zusätzliche Beobachtungen von weiteren, nicht so extremen elliptischen Galaxien aus dem frühen Universum notwendig sind, um die Lücke in der restlichen Geschichte zu füllen. Die Instrumente des James Webb-Weltraum-Teleskops, das nächstes Jahr gestartet werden soll, sollten dazu in der Lage sein.

Literatur:

„A Massive, Quiescent, Population II Galaxy at a Redshift of 2.1“

Mariska Kriek, Charlie Conroy, Pieter G. van Dokkum, Alice E. Shapley, Jieun Choi, Naveen A. Reddy, Brian Siana, Freeke van de Voort, Alison L. Coil & Bahram Mobasher

Nature Volume:

540, 24Pages:

8–251 Date published:

(08 December 2016)