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VLT & HUBBLE
Wie Riesengalaxien sterben
von Stefan Deiters
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17. April 2015

Viele der größten Galaxien im Universum sind praktisch tot: Sie bestehen hauptsächlich aus alten, rötlichen Sternen und produzieren keine jungen Sonnen mehr. Doch auf welche Weise kam die Sternentstehung in diesen Systemen zum Erliegen? Neue Beobachtungen deuten darauf hin, dass zunächst in den Zentren der Galaxien keine neuen Sterne mehr entstanden sind.

IC 2006

IC 2006 ist ein Beispiel für eine massereiche elliptische Galaxie.  Bild: ESA/Hubble & NASA / Judy Schmidt und J. Blakeslee (Dominion Astrophysical Observatory)   [Großansicht]

Elliptische Riesengalaxien zählen zu den größten Galaxien überhaupt. Die eindrucksvollen, praktisch kugelförmigen Systeme unterscheiden sich jedoch nicht nur durch ihre Ausdehnung und ihre Masse von Spiralgalaxien wie unserer Milchstraße, sondern auch durch einen weiteren wichtigen Punkt: In riesigen elliptischen Galaxien entstehen praktisch keine neuen Sterne mehr. Viele ihrer Sonnen sind alte, rötliche Sterne. Astronomen bezeichnen sie daher oft auch als "rot und tot".

Aus dem Alter dieser rötlichen Sterne lässt sich ableiten, dass die Galaxien vor rund zehn Milliarden Jahren aufgehört haben müssen, neue Sterne entstehen zu lassen - und damit genau zu der Zeit, in der die Sternentstehung im Universum gerade ihren Höhepunkt erreicht hatte. Die Sternentstehungsrate lag damals rund 20 Mal höher als heute.

"Massereiche tote elliptische Galaxien enthalten etwa die Hälfte aller Sterne, die im Universum während seiner gesamten Existenz entstanden sind", erläutert Sandro Tacchella von der ETH Zürich. "Wir können schlecht behaupten, dass wir verstehen, wie sich das Universum entwickelt hat und zu dem wurde, was wir heute von ihm sehen, wenn wir nicht wissen, wie diese Galaxien entstanden sind."

Mit seinen Kollegen hat Tacchella insgesamt 22 Galaxien mit unterschiedlicher Masse untersucht, die wir alle zu einer Zeit sehen, in der das Universum gerade einmal drei Milliarden Jahre alt war. Sie nutzten dazu sowohl das Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO mit seinem Instrument SINFONI, als auch das Weltraumteleskop Hubble, um detaillierte Informationen über die Vorgänge in den entfernten Galaxien zu gewinnen.

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"Es ist faszinierend, wie die adaptive Optik von SINFONI atmosphärische Effekte weitestgehend ausschalten und Information darüber sammeln kann, wo neue Sterne geboren werden, und das mit genau derselben Präzision, die Hubble für die Bestimmung der Massenverteilung der Sterne erlaubt", ergänzt ETH-Kollegin Marcella Carollo.

Die neuen Beobachtungen deuten darauf hin, dass in den massereichsten der untersuchten Galaxien die Sternentstehung im Zentralbereich bereits erloschen ist, während in den Außenbereichen noch immer neue Sterne geboren werden. "Das nachgewiesene Erlöschen der Sternentstehung in massereichen Galaxien von innen nach außen sollte ein neues Licht auf die zugrunde liegenden Mechanismen werfen, die daran beteiligt sind - eine Frage, über die Astronomen schon lange diskutieren", so Teammitglied Alvio Renzini vom INAF - Osservatorio Astronomico di Padova.

Für das Erlöschen der Sternentstehungsaktivität machen viele Astronomen intensive Strahlung und Partikelströme verantwortlich, die aus der direkten Umgebung des aktiven zentralen supermassereichen Schwarzen Lochs in die Galaxie abgegeben werden. Aktive Schwarze Löcher verschlingen große Mengen an Material, schleudern dabei aber auch einen Bruchteil wieder in ihre Umgebung. Alternativ könnte auch der Zufluss von frischem Gas in die Galaxie zum Erliegen gekommen sein, womit dann kein Material mehr für neue Sterne zur Verfügung gestanden hätte.

"Es gibt viele unterschiedliche theoretische Vorschläge für den physikalischen Mechanismus, der zum Tod der massereichen elliptischen Galaxien führte", so Teammitglied Natascha Förster Schreiber vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching. "Die Entdeckung, dass die Sternentstehung vom Zentrum ausgehend nach außen erloschen ist, ist ein wichtiger Schritt für das Verständnis dafür, wie es dazu kommen konnte, dass unser Universum so aussieht, wie es heute der Fall ist."

Über ihre Ergebnisse berichten die Astronomen in der heutigen Ausgabe der Fachzeitschrift Science.

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siehe auch
Galaxien: Die Entstehung einer Riesengalaxie - 28. August 2014
Herschel: Kollision lässt Riesengalaxie entstehen - 24. Mai 2013
Elliptische Galaxien: Deutlich jünger als bislang gedacht? - 22. Juli 2011
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
ESO
Spacetelescope.org, ESA-Hubble-Seiten
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