Baby-Boom: Uralte Galaxie feuert neue Sterne in Rekordgeschwindigkeit ab

Starburst-Galaxie

Künstlerische Darstellung einer Starburst-Galaxie ähnlich der fernen HFLS 3, die weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall Sterne in Rekordgeschwindigkeit aussendete. (Bildnachweis: ESA – C. Carreau)



Astronomen, die in die frühe Geschichte des Universums blicken, haben die vielleicht produktivste sternbildende Galaxie entdeckt, die jemals gefunden wurde.



Bekannt als HFLS 3, produziert die junge Galaxie jedes Jahr etwa 3.000 neue Sterne – mehr als 2.000-mal so viele wie die Milchstraße Durchschnitte und bis zu 20-mal mehr als die Zahl, die heute von ähnlichen Galaxien erzeugt wird.

Die massereiche Starburst-Galaxie existierte nur 880 Millionen Jahre nach dem Urknall, der vor 13,8 Milliarden Jahren unser Universum schuf, was HFLS 3 zur am weitesten entfernten bekannten reinen Starburst-Galaxie macht. [ In 10 einfachen Schritten vom Urknall bis jetzt ]



'Eine der großen Überraschungen war, wie sich das entwickelt hat Galaxis ist in Bezug auf seine Eigenschaften', sagte Hauptermittler Dominik Riechers von der Cornell University per E-Mail gegenüber guesswhozoo.com.

Astronomen verwendeten eine Reihe von Instrumenten, um HFLS 3 zu analysieren. Das Hintergrundbild zeigt die Region, in der sich die junge Galaxie befindet. Der obere linke Einschub kombiniert Radio-, Millimeter- und Submillimeter-Bilder der Galaxie, während der obere rechte Einschub die Radioemission der Galaxie zeigt Kohlenmonoxidmoleküle, die vom VLA aufgenommen werden.

Astronomen verwendeten eine Reihe von Instrumenten, um HFLS 3 zu analysieren. Das Hintergrundbild zeigt die Region, in der sich die junge Galaxie befindet. Der obere linke Einschub kombiniert Radio-, Millimeter- und Submillimeter-Bilder der Galaxie, während der obere rechte Einschub die Radioemission der Galaxie zeigt Kohlenmonoxidmoleküle, die vom VLA aufgenommen werden.(Bildnachweis: Riechers et al., ESA / Herschel / HerMES / IRAM /, NRAO / AUI / NSF)



Supergroße Sternenschöpfung

Starburst-Galaxien existieren heute und verbrennen ihre Staub- und Gasvorräte, um mit einer fantastischen Geschwindigkeit Sterne zu produzieren. Aber HFLS 3 ist 15 bis 20 Mal größer und produziert 15 bis 20 Mal mehr Sterne als ähnliche aktuelle Galaxien.

Der Unterschied liegt im Staub. Früh in der Geschichte von das Universum , als weniger Staub in Sterne umgewandelt worden war, hatten Galaxien wie HFLS 3 Zugang zu mehr Rohstoffen.



„Da sind die gleichen Prozesse beteiligt, aber nur ‚überdimensioniert‘“, sagt Riechers.

HFLS 3, eine von Zehntausenden von frühen Starburst-Galaxien, die vom Weltraumobservatorium Herschel der Europäischen Weltraumorganisation ESA entdeckt wurden, erregte Aufmerksamkeit, weil sie unter den anderen sehr rot erschien, was auf die Möglichkeit einer größeren Entfernung hindeutete. Riechers und ein Team internationaler Astronomen nutzten eine Reihe von Instrumenten aus der ganzen Welt, um die ferne Struktur zu untersuchen.

'Diese Galaxie zu finden war wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen', sagte Riechers.

Obwohl Licht mit einer extrem schnelles Tempo, Es braucht noch Zeit, um große Entfernungen zu überwinden. Wenn Astronomen ein Objekt aus großer Entfernung untersuchen, sehen sie es so, wie es war, als das Licht die Quelle verließ, und nicht so, wie es heute aussieht.

Da es etwa 12,8 Milliarden Jahre dauerte, bis das Licht von HFLS 3 uns erreichte, wissen Astronomen, dass sie die Galaxie sehen, als das Universum nur etwa 6 Prozent seines aktuellen Alters hatte.

Die Galaxie selbst hätte für hypothetische zeitgenössische Beobachter ganz anders ausgesehen als die Milchstraße. Während unser Himmel größtenteils klar ist, ist das Zentrum unserer Galaxie in Staub und Gas gehüllt, so dass es unmöglich ist, hindurch zu blicken.

'In dieser neuen frühen Starburst-Galaxie würde unser Himmel in so ziemlich jede Richtung aussehen, in die wir schauten', sagte Riechers.

Die hohe Rate der Sternentstehung würde mehr junge blaue Sterne hervorbringen, und Supernovae, der explosive Tod von Sternen, würden Tausende so oft wie üblich auftreten.

'Es würde unsere eigene Galaxie im Vergleich zu einem ziemlich langweiligen Ort erscheinen lassen', sagte Riechers.

Aber der staubige Himmel hält nicht ewig. Mit seiner schnellen Sternenbildung dauert es nicht lange, bis HFLS 3 seinen Staub und sein Gas durchbrennt.

'Wenn die Galaxie weiter auf Hochtouren läuft, kann sie ihr gesamtes riesiges Gasreservoir in nur etwa 36 Millionen Jahren verbrauchen', sagte Riechers. Das ist auf astronomischen Zeitskalen nur ein winziger Bruchteil der Lebensdauer der Galaxie.

Schließlich wird sich die Galaxie beruhigen und jedes Jahr nur eine Handvoll Sterne bilden, bis sie mehr Gas erhält, entweder aus ihrer Umgebung oder durch Verschmelzung mit einer anderen Galaxie. Im Laufe seiner Lebenszeit hat es wahrscheinlich mehrere Ausbrüche der Sternproduktion, gefolgt von Trockenperioden, erlebt.

'So oder so wird der Starburst nicht ewig dauern', sagte Riechers.

Die Forschung wurde heute (17. April) online in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Offener Sternhaufen Messier 50

Die Struktur des Universums

Obwohl Staub und Gas kurz nach dem Urknall reichlich vorhanden waren, waren Starburst-Galaxien wie HFLS 3 extrem selten, bevor die Sternentstehung einsetzte. Laut Riechers waren sie zu Beginn der Geschichte des Universums mindestens 10.000 bis 100.000 Mal seltener als „normale“ Galaxien.

Im Laufe der Zeit wurden sie reichlicher, aber als die Staubvorräte erschöpft waren, wurden sie wieder knapper. Ein Grund für die Seltenheit ist, dass es Zeit braucht, bis sich großflächige Strukturen bilden.

'Modelle sagen voraus, dass sich die massereichsten und am intensivsten sternbildenden Galaxien erst nach einer bestimmten Zeit bilden können', sagte Riechers.

Das Anheften eines Datums an HFLS 3 hilft Astronomen, mehr über das galaktische Wachstum und die Entwicklung im Laufe der Zeit zu verstehen. Vergleicht man die frühe Starburst-Galaxie mit der späteren, können ähnliche Strukturen auch Veränderungen ihrer Eigenschaften aufdecken, sagten die Forscher.

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