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VLT
Das Wachstum junger Galaxien
von Stefan Deiters
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14. März 2012

Junge, heranwachsende Galaxien scheinen ihre Ernährungsgewohnheiten im Laufe ihrer Jugend zu verändern. Dies ergab eine jetzt vorgestellte umfangreiche Himmelsdurchmusterung mit dem Very Large Telescope der ESO. Anfangs scheinen die Systeme durch einen beständigen Strom aus Gas zu wachsen, später vor allem durch das Verschlingen kleinerer Galaxien.

Galaxien

Blick in die Himmelsregion im Sternbild Walfisch und auf einige der untersuchten Galaxien. Sie sind durch ein rotes Kreuz markiert. Bild: ESO/CFHT [Großansicht]

Galaxien waren nicht immer so groß und majestätisch wie die eindrucksvollen Spiralgalaxien oder die gewaltigen elliptischen Galaxien in unserer kosmischen Umgebung. Die ersten Galaxien waren deutlich kleiner und sind erst im Laufe der Zeit zu dem geworden, was sie heute sind. Wie genau die jungen Galaxien aber heranwuchsen, womit sie sich also praktisch ernährt haben, war bislang unklar. Von einer neuen, umfangreichen Himmelsdurchmusterung, bei der sich die Astronomen auf Galaxien in ihrer Jugendzeit konzentrierten, erhoffte man sich daher neue Informationen über das Wachstum dieser Systeme. Die ausgewählten Galaxien sehen wir in einer Zeit, in der das Universum etwa drei bis fünf Milliarden Jahre alt war.

Für ihre Untersuchung nutzten die Wissenschaftler das Very Large Telescope (VLT) der europäischen Südsternwarte ESO. In mehr als 100 Stunden Beobachtungszeit stellten sie dabei den bislang umfangreichsten Datensatz über gasreiche Galaxien in dieser frühen Phase ihrer Entwicklung zusammen. "Es gibt zwei konkurrierende Modelle, wie Galaxien wachsen können", erläutert Thierry Contini vom Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie im französischen Toulouse, der die Studie leitete. "Verschmelzungen, bei denen größere Galaxien kleinere verschlucken oder aber ein ständiger, gleichmäßiger Strom aus Gas, den die Galaxien aufnehmen. Beides kann zu heftiger Sternentstehungsaktivität führen."

Die neuen Daten deuten darauf hin, dass es rund drei bis fünf Milliarden Jahre nach dem Urknall eine bedeutende Veränderung beim Wachstum von Galaxien gab: War zunächst ein gleichmäßiger Gasstrom der entscheidende Faktor für das Größerwerden der Systeme, spielten später Kollisionen und Verschmelzungen eine immer wichtigere Rolle.

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"Um das Wachstum und die Entwicklung der Galaxien zu verstehen, mussten wir sie so genau wie möglich beobachten", erklärt Contini. "Das Instrument SINFONI am Very Large Telescope der ESO gehört zu den leistungsfähigsten Werkzeugen, wenn es darum geht, junge und entfernte Galaxien zu untersuchen. Es spielt in etwa die gleiche Rolle, wie ein Mikroskop für Biologen." SINFONI steht für Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared. Es handelt sich um einen leistungsfähigen Spektrografen, bei dem mit Hilfe einer adaptiven Optik die Bildqualität weiter verbessert werden kann.

Ein leistungsfähiges Instrument war für diese Studie auch nötig, da die untersuchten Galaxien selbst für große Teleskope zunächst kaum mehr als ein verschwommener Lichtfleck am nächtlichen Himmel sind. SINFONI erlaubte den Astronomen aber faszinierende Einsichten in die entfernten Systeme. So konnten sie beispielsweise die Bewegungen und die Zusammensetzung verschiedener Bereiche der Galaxien untersuchen - mit teils unerwarteten Ergebnissen.

"Die größte Überraschung war für mich die Entdeckung, dass in vielen der untersuchten jungen Galaxien das Gas nicht rotiert", erzählt Benoît  Epinat vom Laboratoire d'Astrophysique de Marseille. "Solche Galaxien kennen wir aus unserer näheren Umgebung nicht und keine der bisherigen Theorien sagt solche Objekte voraus." Und Contini ergänzt: "Wir haben auch nicht erwartet, dass so viele junge Galaxien eine hohe Konzentration schwererer Elemente in ihren Außenbereichen aufweisen - das ist nämlich das genaue Gegenteil von dem, was wir in Galaxien heute beobachten können."

Das Team steht mit der Auswertung der umfangreichen Daten noch ganz am Anfang. Zudem sind weitere Beobachtungen mit neuen Instrumenten am VLT und auch mit dem Radioteleskop-Array ALMA geplant, mit dem das kalte Gas in den Galaxien untersucht werden soll. Die MASSIV (für Mass Assembly Survey with SINFONI in VVDS) genannte Studie wird in insgesamt vier Fachartikeln beschrieben, die in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheinen. 

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siehe auch
Junges Universum: Entfernte Galaxie mit rasantem Wachstum - 3. Januar 2012
Spitzer: Überraschendes Wachstum entfernter Galaxien - 4. Juli 2011
Galaxienentwicklung: Rätselhafter Wachstumsstopp großer Galaxien - 26. April 2011
Links im WWW
ESO
Fachartikel - Teil 1 (pdf-Download)
Fachartikel - Teil 2 (pdf-Download)
Fachartikel - Teil 3 (pdf-Download)
Preprint des Fachartikel - Teil 4 (pdf-Download)
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