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Wachsende Galaxie im Licht eines Quasars
von Stefan Deiters
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8. Juli 2013

Mithilfe des Very Large Telescope der ESO ist es Astronomen gelungen, eine entfernte Galaxie zu beobachten, die gerade Gas aus ihrer Umgebung aufnimmt und dadurch wächst. Der Fund ist eine direkte Bestätigung der bislang favorisierten Theorie über das Wachstum von Galaxien und wurde erst durch einen noch weiter entfernten Quasar möglich.

Galaxie

So stellt sich ein Künstler die ferne Galaxie vor, die gerade große Mengen an Gas aus ihrer Umgebung aufnimmt. Bild: ESO / L. Calçada / ESA / AOES Medialab

Theoretisch war Astronomen schon länger klar, durch welche Prozesse Galaxien im Laufe der Zeit immer weiter anwachsen: Sie verwandeln ihr Gas in neue Sterne. Da dieses aber relativ schnell verbraucht sein dürfte, muss der Gasvorrat immer wieder aufgefüllt werden. Dies sollte, so die Vorstellung, durch ein "Einsammeln" von kaltem Gas aus der Umgebung der Galaxie geschehen. Zur Hilfe kommt der Galaxie dabei ihre Anziehungskraft.

Allerdings ist dieser Prozess nur sehr schwer zu beobachten. Insbesondere ist es bislang nicht gelungen, die Bewegung des Gases während dieses als Akkretion bezeichneten Vorgangs genauer zu untersuchen. Nun aber kam Astronomen ein Zufall zur Hilfe: Sie entdeckten eine entfernte Galaxie, die genau auf der Sichtlinie zu einem noch weitere entfernten Quasar, als dem hellen Zentrum einer aktiven Galaxie, liegt. Das Licht des Quasars durchläuft auf dem Weg zur Erde das Gas, das gerade von der Galaxie akkretiert wird und verrät so einiges über dessen Eigenschaften.

"Diese Anordnung ist äußerst selten und hat uns einmalige Beobachtungen ermöglicht", freut sich Nicolas Bouché vom Observatoire Midi-Pyrénées–IRAP im französischen Toulouse. "Wir konnten mithilfe des Very Large Telescope der ESO die Galaxie selbst und das Gas in ihrer Umgebung untersuchen und so ein wichtiges Problem der Galaxienentstehung angehen: Wie wachsen Galaxien und erhalten den Grundstoff für die Entstehung von Sternen?"

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Die Beobachtungen mit den Instrumenten SINFONI (Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared) und UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) am Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte auf dem Gipfel des Paranal in Chile zeigten die Rotation der Galaxie selbst und die Bewegung und Zusammensetzung des sie umgebenden Gases.

"Die Eigenschaften der gewaltigen Gasmengen rund um die Galaxie entsprachen genau dem, was wir erwarten würden, wenn kaltes Gas von der Galaxie angezogen wird", erläutert Michael Murphy von der Swinburne University of Technology im australischen Melbourne. "Das Gas bewegt sich wie erwartet, es ist die erwartete Menge und es hat auch die richtige Zusammensetzung, um genau zu den Modellen zu passen. Es ist wie die Raubtierfütterung im Zoo. Insbesondere diese Galaxie erscheint unersättlich zu sein und wir haben entdeckt, wie sie ihren Hunger stillt, um sehr schnell zu wachsen."

Zwar hatten Astronomen schon früher Indizien für Gas in unmittelbarer Nähe von Galaxien im jungen Universum entdeckt, doch konnte jetzt erstmals gezeigt werden, dass dieses Material tatsächlich in die Galaxie strömt und nicht etwa ins All geblasen wird. Außerdem gelang es den Astronomen die Zusammensetzung des Materials zu bestimmen, aus dem später einmal neue Sterne der Galaxie werden. Ohne die Hilfe des Lichts von dem entfernten Quasar wären diese Beobachtungen nicht möglich gewesen.

"In diesem Fall hatten wir großes Glück, dass die Quasar genau am richtigen Ort war, so dass sein Licht durch das in die Galaxie fallende Gas schien", meint auch Crystal Martin von der University of California Santa Barbara. "Mit der nächsten Generation von Großteleskopen werden noch umfangreichere Beobachtungen möglich werden, die einen vollständigeren Blick auf das Geschehen erlauben."

Die beobachtete Galaxie ist so weit von der Erde entfernt, dass wir sie zu einer Zeit sehen, in der das Universum gerade einmal zwei Milliarden Jahre alt war. Die Astronomen berichteten über ihre Beobachtungen Ende vergangener Woche in der Wissenschaftszeitschrift Science.

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siehe auch
Simulationen: Das chaotische Wachstum von Galaxien - 29. Mai 2013
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