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GALAXIEN
Heftige Sternentstehung und die Folgen
von Stefan Deiters
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26. April 2013

Gewaltige Ausbrüche von Sternentstehung in einer Galaxie können das Universum weit über die Grenzen der Galaxie hinaus beeinflussen. Dies ergaben jetzt neue Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble. Diese Sternentstehungsphasen haben damit einen beträchtlichen Einfluss auf die Entwicklung von Galaxien und die Verteilung von Materie und Energie im Universum.

Starburst-Galaxie

So könnte eine Galaxien aussehen, in der gerade mit großer Intensität neue Sterne entstehen. Bild: ESA, NASA, L. Calçada

In Galaxien kann es immer wieder zu besonders heftigen Phasen von Sternentstehung kommen, während der innerhalb kürzester Zeit sehr viele neue Sterne entstehen. Besonders im jungen Universum waren diese auch als Starburst bezeichneten Episoden relativ häufig. Junge Sterne aber sind noch vergleichsweise ungestüm und blasen oft heftige stellare Winde in ihre Umgebung. Dies kann während eines Starburst dazu führen, dass ein kräftiger Wind aus Material entsteht, der sogar aus der Galaxie hinausweht.

Astronomen war schon länger bekannt, dass diese kräftigen Winde existieren und eine ganze Galaxie beeinflussen können. Neue Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble haben aber nun gezeigt, dass die Winde einen sehr viel größeren Einfluss haben als bislang angenommen.

Ein internationales Astronomenteam hat mit Hubble 20 nahegelegene Galaxien anvisiert. In einigen davon lief gerade eine heftige Phase von Sternentstehung ab. Die Beobachtungen zeigten, dass der damit verbundene Wind noch Gas ionisiert hat, das bis zu 650.000 Lichtjahre vom Zentrum der jeweiligen Galaxie entfernt war - etwa 20-mal weiter als die sichtbare Größe der Galaxien.

Die Beobachtungen stellen den ersten direkten Beweis dafür dar, dass lokale Ausbrüche von Sternentstehung noch in einem weiten Umkreis um die jeweilige Galaxie das Gas beeinflussen. Dies könnte wichtige Konsequenzen für die weitere Entwicklung der Galaxie und die künftige Entstehung von Sternen haben.

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"Das Material, das sich in einem großen Umkreis um eine Galaxie befindet, ist sehr schwer zu untersuchen, weil es so lichtschwach ist", erklärt Vivienne Wild von der University of St. Andrews in Schottland. "Aber es spielt eine wichtige Rolle - diese Hüllen aus kaltem Gas liefern nämlich wichtige Hinweise darauf, wie Galaxien wachsen, wie sie Materie und Energie umwandeln und schließlich auch sterben. Wir erkunden hier ein ganz neues Gebiet der Galaxienentwicklung."

Für ihre Studie nutzten die Astronomen den Cosmic Origins Spectrograph (COS) an Bord von Hubble. Um das nur schwer zu beobachtende Gas um die Galaxien untersuchen zu können, bedienten sie sich der Hilfe noch weiter entfernter Objekte: Sie analysierten nämlich das helle Licht entfernter Quasare, nachdem es die Galaxien passiert hat. Quasare sind die hellen Zentren von aktiven Galaxien, in denen ein supermassereiches Schwarzes Loch gerade mit einer hohen Rate großen Mengen an Material verschluckt.

"Hubble ist das einzige Observatorium, mit dem sich Beobachtungen machen lassen, die für eine solche Untersuchung nötig sind", so Sanchayeeta Borthakur von der Johns Hopkins University. "Wir brauchten ein Weltraumteleskop, um das heiße Gas zu studieren und das einzige Instrument, mit dem sich die ausgedehnten Hüllen um Galaxien untersuchen lassen, ist COS."

Die Beobachtungen zeigten, dass es um die Galaxien mit heftiger Sternentstehungsaktivität große Mengen von ionisiertem Gas gibt. Um die Galaxien ohne heftige Sternentstehung fand man keine entsprechenden Hinweise. Die Ionisation ist, so die Astronomen, auf energiereiche Winde zurückzuführen, die durch die neugeborenen Sterne entstehen. Als ionisiert bezeichnet man ein Gas dann, wenn den Gasatomen ein oder mehrere Elektronen fehlen.

Für die Zukunft der Galaxie, in der es gerade zu heftiger Sternentstehung kommt, ist der Fund von erheblicher Bedeutung: Das Gas in der Umgebung der Galaxie ist nämlich entscheidend für das weitere Wachstum des Systems. Eine Galaxie wächst, indem sie kaltes Gas aus ihrer Umgebung anzieht und schließlich zu Sternen verwandelt. Wird dieses Gas allerdings durch Winde ionisiert, eignet es sich nicht mehr als Rohmaterial für Sterne. Die Winde beschränken damit das künftige Wachstum der Galaxie.

"Starbursts sind ein sehr wichtiges Phänomen - sie bestimmen nicht nur die Zukunft einer einzelnen Galaxie, sondern beeinflussen auch den Kreislauf von Materie und Energie im gesamten Universum", fasst Teammitglied Timothy Heckmann von der Johns Hopkins University die Studie zusammen. "Die Hüllen um die Galaxien sind eine Art Interface zwischen der Galaxie und dem Rest des Universums - und wir fangen gerade erst an, die Prozesse, die sich darin abspielen, richtig zu erforschen."

Die Astronomen berichten über ihre Untersuchungen in einem Fachartikel, der am 1. Mai 2013 in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erscheint.

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Heftige Sternentstehung in die Folgen für Galaxien. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
La Silla: Starburst-Galaxie mit stürmischem Wind - 3. September 2010
ESO: VISTA blickt auf die Sculptor-Galaxie - 16. Juni 2010
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
spacetelescope.org, Seite der ESA
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