Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff
(Originalartikel unter https://pweb.cfa.harvard.edu/news)
Argelander-Institut für Astronomie
Astronomen sprechen bei allen Elementen, die schwerer als Helium sind, von „Metallen“, selbst bei den Elementen, die üblicherweise gasförmig vorliegen. Im Urknall wurden nur Wasserstoff und Helium (und eine Spur an Lithium) erzeugt, während sämtliche „Metalle“ in der Folgezeit bei stellaren Prozessen entstanden. Die Häufigkeit von Metallen im interstellaren Medium (ISM) von Galaxien – die Metallizität der Galaxien – quantifiziert demgemäß die gemeinschaftlichen stellaren Prozesse, welche die galaktische Entwicklung steuern. Es ist festgestellt worden, daß die Metallizität der Gasphase des ISM (Feinstaub ausgenommen) eng mit der Geschichte der Sternentstehung einer Galaxie verbunden ist und mittels optischer, spektroskopischer Beobachtungen von Atomlinien, insbesondere der hellen Linien von ionisiertem Sauersoff und Neon, ermittelt werden kann. Ein weiterer wichtiger Prozeß beim Festlegen der Metallizität ist zum einen der Gasstrom aus der Galaxie, angetrieben von Supernovae oder anderen Prozessen, zum anderen der Gasstrom aus dem intergalaktischen Medium in die Galaxie.
Wie sich die Metallizität von Galaxien im Lauf der kosmischen Zeit entwickelt hat, ist zu einer der interessantesten Fragen in der Kosmologie geworden, da sie nachzeichnet, wie Sterne die Elementzusammensetzung des Universums in den etwa 13 Milliarden Jahren beeinflußt haben, seit diese vor rund hundert oder mehr Millionen Jahre nach dem Urknall erstmals auf den Plan traten. CfA-Astronom Mojegan Azadi gehört zu dem Team, das die MOSDEF-Durchmusterung durchführt, ein vierjähriges Programm, bei dem das Multi-Object Spectrometer For Infrared Exploration (MOSFIRE) am Keck-I Teleskop genutzt wird, um optische Spektren von ungefähr 450 Galaxien aus der Zeit von 1.7 bis 4.5 Milliarden Jahren nach dem Urknall zu erlangen. Die Astronomen maßen die Metallizität jeder Galaxie aus der Stichprobe und kamen zu dem Schluß, daß viele Beziehungen unter Berücksichtigung der Metallizität im lokalen Universum auch auf diese früheren Zeiten zutreffen. Beispielsweise ist das Verhältnis der Metallizität einer Galaxie zu deren stellarer Masse in etwa gleich, genauso wie der Zusammenhang zwischen Metallizität und Sternentstehungsrate. Diese wichtigen neuen Ergebnisse lassen erkennen, daß die Prozesse, die den Anstieg der Elementhäufigkeiten in Galaxien steuern, sei es durch Gasströme oder durch Sternentstehung, in ungefähr der gleichen Art für mindestens die vergangenen zwölf Milliarden Jahre aufrechterhalten worden sind.
Literatur:
„The MOSDEF Survey: The Evolution of the Mass–Metallicity Relation from z=0 to z∼3.3“
Ryan L. Sanders, Alice E. Shapley, Tucker Jones, Naveen A. Reddy, Mariska Kriek, Brian Siana, Alison L. Coil, Bahram Mobasher, Irene Shivaei, Romeel Davé, Mojegan Azadi, Sedona H. Price, Gene Leung, William R. Freeman, Tara Fetherolf, Laura de Groot, Tom Zick, and Guillermo Barro
The Astrophysical Journal 914, 19, 2021
oder
arXiv:2009.07292v3 [astro-ph.GA] 2 Apr 2021
