Die Rolle der Grüne-Erbsen-Galaxien
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie astronews.com
18. Januar 2016
Winzige Galaxien, die bei Beobachtungen grünlich erscheinen,
könnten für das Ende des dunklen Zeitalters des Universums verantwortlich
gewesen sein. Mit ihrer intensiven Strahlung ionisierten sie den Wasserstoff und
machten das All auf diese Weise durchsichtig. Aktuelle Beobachtungen solcher
"Grüne-Erbsen-Galaxien" bestätigen jetzt diese Vermutung.
Die "Grüne-Erbsen-Galaxie" J0925+1403,
aufgenommen mit dem Weltraumteleskop Hubble.
Bild: Ivana
Orlitová, Astronomisches Institut der
Tschechischen Akademie der Wissenschaften, Prag [Großansicht] |
Wie ist das dunkle Zeitalter des Kosmos kurz nach dem Urknall zu Ende
gegangen? Sogenannte "green pea"-Galaxien, die intensive UV-Strahlung
produzieren, werden als mögliche Erklärung gehandelt. Jetzt haben Forscher eine
dieser Galaxien eingehend untersucht und nachgewiesen, dass sie in der Tat genug
UV-Strahlung in den umgebenden Raum abstrahlt, um die kosmische Reionisierung zu
erklären: jene Übergangsphase ab rund 150 Millionen Jahren nach dem Urknall, bei
dem der Großteil des intergalaktischen Wasserstoffs in Elektronen und Protonen
zerlegt wurde.
Nach der Urknallphase vor rund 13,8 Milliarden Jahren kühlte sich das
Universum rapide ab, und im Laufe von weniger als einer Million Jahren wurde der
Kosmos komplett dunkel. Der Übergang von diesem "Dunklen Zeitalter" zur
Entstehung der ersten Sterne und Galaxien ist eine der am wenigsten verstandenen
Epochen kosmischer Geschichte. Jetzt hat eine Gruppe von Astronomen, zu der auch
Gabor Worseck vom Max-Planck-Institut für Astronomie gehört, nachgewiesen, dass
"Green Pea"-Galaxien (wörtlich "grüne Erbsen") die richtigen Eigenschaften
besitzen, um bei diesem Übergang eine Schlüsselrolle gespielt zu haben.
Green Peas, so benannt nach ihrem typischen Erscheinungsbild in
astronomischen Aufnahmen, sind hochkompakte Galaxien niedriger Masse, die große
Mengen neuer Sterne bilden. Green Peas könnten wesentlich für die
Reionisierung des Universums ab ca. 150 Millionen Jahren nach dem Urknall
verantwortlich sein. Damals wurde der Großteil des Wasserstoffs im frühen
Universum ionisiert, also in Protonen und Elektronen aufgespalten.
Galaxien mit hoher Sternentstehungsrate wie die Green Peas bilden
beträchtliche Mengen an massereichen Sternen, und diese wiederum leuchten im
UV-Bereich so hell, dass sie Wasserstoff ionisieren können. Bislang war dies
jedoch bloße Theorie: Bislang war es nicht gelungen nachzuweisen, dass von
Galaxien dieses Typs eine ausreichende Menge an hochenergetischer Strahlung
ausgeht. Im Gegenteil hatten alle bisherigen Beobachtungen Galaxien erfasst, bei
denen der Großteil der UV-Strahlung innerhalb der Galaxie absorbiert wird. Bei
diesen bliebe also nicht genügend Strahlung übrig, um nennenswerte Mengen
intergalaktischen Wasserstoffs zu ionisieren.
Zudem war klar: Wenn es doch Exemplare der Green Peas gab, aus denen
größere Strahlungsmengen nach außen drangen, würden sie nur in unserer
kosmischen Nachbarschaft nachweisbar sein. Für deutlich weiter entfernte
Galaxien würde die UV-Strahlung vom intergalaktischen Wasserstoff absorbiert,
bevor sie die Erde erreicht.
Daher setzten sich die Forscher unter der Leitung von Juri Izotov von der
Akademie der Wissenschaften der Ukraine daran, in unserer kosmischen Umgebung
stark strahlende Green Peas zu finden. Um vielversprechende Kandidaten
auszuwählen bedienten sie sich des Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Die
fünf besten Kandidaten wurden dann mit dem Hubble-Weltraumteleskop
genauer untersucht.
Hier kam Gabor Worseck ins Spiel, ein Postdoktorand am Max-Planck-Institut
für Astronomie. "Ich habe über die letzten Jahre hinweg eine besondere Methode
entwickelt, um Spektraldaten des Hubble-Teleskops zu analysieren, die
für diese Messungen wie maßgeschneidert ist", so Worseck. "So konnten wir dann
ganz genau bestimmen, wie viel UV-Strahlung die fünf Green Pea-Galaxien
aussenden."
Eine der Kandidatengalaxien, mit der Bezeichnung J0925+1403, erwies sich als
besonders strahlungsintensiv: ganze acht Prozent ihrer UV-Strahlung entkommt aus
der Galaxie in den intergalaktischen Raum und würde ausreichen, dort
Wasserstoffgas mit dem mehr als 40-Fachen der Gesamtmasse der Galaxie zu
ionisieren.
Damit dürften Green Peas in der Tat in der Lage gewesen sein, die
kosmische Reionisierung zu bewerkstelligen. Die damaligen Green Peas
könnten also tatsächlich dafür verantwortlich gewesen sein, dass das Dunkle
Zeitalter kurz nach dem Big Bang ein Ende fand.
Über ihre Resultate berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrfift Nature erschienen ist.
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