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NGC 1316
Das Geheimnis des fehlenden Wasserstoffs
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Ruhr-Universität Bochum 
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23. Juli 2019

Die Galaxie NGC 1316 ist ein viel beobachtetes Objekt. Trotzdem gibt sie der Forschung seit 20 Jahren Rätsel auf: Theoretische Berechnungen besagen nämlich, dass sie viel Wasserstoff enthalten müsste, der bisher aber nicht nachgewiesen werden konnte. Jetzt wurde der Wasserstoff gefunden - in zwei langen Filamenten, die von der Galaxie ausgehen.

NGC 1316

Der Wasserstoff (grün) um die Galaxie NGC 1316 verteilt sich entlang von zwei Filamenten nördlich (links) und südlich der Galaxie. Zusätzliche Klumpen aus Wasserstoff um NGC 1316 sind nicht zwangsläufig Teile der Filamente. Die Daten des Hintergrundbildes stammen vom Fornax Deep Survey und wurden mit dem VST-Teleskop der Europäischen Südsternwarte aufgenommen. Bild: RUB / ESO  [Großansicht]

NGC 1316 ist Gegenstand des Kartierungsprojekts Meerkat Fornax Survey. Dieses vom Europäischen Forschungsrat geförderte Projekt basiert auf Beobachtungen mit dem Meerkat-Teleskop des South African Radio Astronomy Observatory in Südafrika. Das Teleskop, das aus 64 Radioteleskopen besteht, wurde 2018 in Betrieb genommen und ist ein Vorläufer des Square Kilometre Array. "NGC 1316 ist unter Astronomen ein sehr bekanntes Objekt", erzählt Dr. Peter Kamphuis von der Ruhr-Universität Bochum (RUB), der mit seinem Team an der aktuellen Studie beteiligt war. "Es ist eine der hellsten Quellen im Radiobereich und das Lehrbuchexemplar einer Radiogalaxie."

Darüber hinaus ist das Aussehen der Galaxie im optischen Licht sehr ungewöhnlich. Die irreguläre Form deutet darauf hin, dass die Galaxie vor einigen Milliarden Jahren erst eine Kollision und danach eine Verschmelzung mit einer anderen Galaxie hatte. Danach wurden noch weitere kleinen Galaxien "eingemeindet". "Die Erklärung der Entstehung von Galaxien durch Verschmelzung von kleineren Vorläufern ist derzeit ein wichtiger Eckpfeiler unserer kosmologischen Modelle und Theorien", so Kamphuis. "Daher ist der Nachweis von Galaxien wie NGC 1316 extrem wichtig."

Weiterhin können Astronomen anhand solcher Galaxien den näheren physikalischen Prozess und Ablauf einer oder mehrerer Verschmelzungen sowie den Einfluss auf die Galaxienentwicklung studieren. NGC 1316 gibt Astronomen schon seit 20 Jahren Rätsel auf: Die Zusammensetzung des kalten interstellaren Mediums der Galaxie ist sehr ungewöhnlich mit einem Anteil von 98 Prozent aus Wasserstoff und Helium und dem Rest von nur zwei Prozent aus schweren Staubteilchen.

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Das interstellare Medium ist fundamentaler Bestandteil einer Galaxie, welches beim Kollaps von Riesengaswolken unter ihrer eigenen Masse Sterne bildet. "Bei NGC 1316 beobachten wir aber einen großen Anteil des interstellaren Mediums in Staubform", erklärt Prof. Dr. Paolo Serra vom italienischen Istituto Nazionale di Astrofisica, der Leiter der Studie.

Über die Jahre haben Astronomen entdeckt, dass die Ursache dafür die Verschmelzung von zwei Galaxien zu NGC 1316 zu sein scheint. Eine der ursprünglichen Galaxien war gigantisch und hatte ein Defizit an kaltem interstellaren Medium, die andere war etwa zehnmal kleiner und nicht unähnlich unserer Milchstraße. Sie besaß viel kalten Staub. So brachte die kleine Galaxie genug Staub in NGC 1316, um die Beobachtung zu erklären.

"Allerdings sollte die kleine Galaxie auch eine Menge an Wasserstoff mitgebracht haben, der sich zum System addiert – der wurde aber bisher nicht gefunden", so Kamphuis. Dieses Rätsel konnten die Forscherinnen und Forscher mit der aktuellen Studie lösen: "Wir konnten zeigen, dass der Wasserstoff in zwei langen, sehr schwachen Gasfilamenten verteilt ist, die sehr weit aus der Galaxie herausragen", erklärt Serra.

Die Menge an Wasserstoff, die das Forscherteam hier mit nur 40 der Meerkat-Teleskope messen konnte, entspricht derjenigen, die bei der Verschmelzung einer großen mit einer kleineren milchstraßenähnlichen Galaxie zu erwarten ist. "Dank der neuen Beobachtungen haben wir alle Puzzleteile zusammengefügt und haben jetzt eine genauere und kohärente Theorie zur Bildung von Galaxien", fasst Kamphuis zusammen.

Die Galaxie NGC 1316 ist Teil des kleinen Sternbildes Fornax, auf Deutsch "Chemischer Ofen", das nur auf der Südhalbkugel sichtbar und vom viel ausgedehnteren Nachbarsternbild Eridanus umgeben ist. "Fornax beinhaltet nur einige wenige schwache Sterne und ist damit eine ideale Region um selbst die entferntesten Galaxien zu beobachten", erklärt Kamphuis. "Die Galaxien des Fornax-Galaxienhaufens, zu denen NGC 1316 gehört, sind mit nur 60 Millionen Lichtjahren Entfernung für uns Astronomen aber eher vor der Haustür." NGC 1316 ist die hellste Galaxie des Fornax-Haufens.

Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics erschienen ist.

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siehe auch
La Silla: Eine Galaxie mit turbulenter Vergangenheit - 2. April 2014
SWIFT: Eine Galaxie, zwei Supernovae - 23. November 2006
Hubble: Verstaubte elliptische Galaxie - 11. April 2005
Fornax: Nova-Explosionen in weiter Ferne - 3. August 2000
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Ruhr-Universität Bochum
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