Quasare enthüllen frühe Struktur von milchstraßenähnlichen Galaxien

Babymilchstraßen-ähnliche Galaxienkunst

Künstlerische Darstellung einer „Baby“-Milchstraßen-ähnlichen Galaxie im frühen Universum mit einem hellen Quasar, der durch den umgebenden Wasserstoffgas-Halo der Galaxie scheint. Diese Halos bewegen sich weit über die Sternentstehungsscheiben der Galaxie hinaus, wie neue Forschungen nahelegen. (Bildnachweis: A. Angelich/NRAO/AUI/NSF)





Astronomen sehen, wie die eigene Galaxie der Erde in ihrer Jugend aussah, indem sie den Himmel nach einigen der ältesten Objekte im Universum absuchen.

Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), einem großen Radioobservatorium in Chile, haben Forscher haben 'Babyfotos' von milchstraßenähnlichen Galaxien gemacht als ihre Sternentstehung gerade anfing, sich zu beschleunigen. Damals war das Universum fast zwei Milliarden Jahre alt. Da sich Licht mit endlicher Geschwindigkeit bewegt, bedeutet ein Blick tief ins Universum auch einen Blick in die Vergangenheit, und diese jungen Galaxien sind etwa 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Der Kosmos selbst ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt.

Beim Betrachten von zwei der alten Galaxien im Infrarotbereich stellten die Forscher fest, dass sie sehr früh in der Entwicklung der Galaxien etwas hatten, das wie ausgedehnte Scheiben aus Wasserstoffgas aussah, die die kleineren Sternentstehungsregionen weit übertrafen. Auch diese Galaxien hatten bereits rotierende Gas- und Staubscheiben und bildeten relativ schnell Sterne: bis zu 100 Sonnenmassen (die Masse der Erdsonne) pro Jahr. [ Galaktische Evolution: Wie ;Galaxien nach Typ klassifiziert werden (Infografik) ]



Die offiziell als ALMA J081740.86+135138.2 und ALMA J120110.26+211756.2 bezeichneten Galaxien wurden mit Licht von zwei Quasaren im Hintergrund beobachtet. Quasare sind supermassereiche Schwarze Löcher, die von hellen Akkretionsscheiben umgeben sind und selbst als Zentren besonders aktiver Galaxien gelten.

Auf diesem Bild, das Infrarotbeobachtungen von ALMA und optische Beobachtungen des Keck-Observatoriums kombiniert, leuchtet ein Hintergrundquasar 12,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt in der Nähe einer jungen Milchstraße, die 12 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. ALMA hat die Galaxie entdeckt

Auf diesem Bild, das Infrarotbeobachtungen von ALMA und optische Beobachtungen des Keck-Observatoriums kombiniert, leuchtet ein Hintergrundquasar 12,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt in der Nähe einer jungen Milchstraße, die 12 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. ALMA entdeckte den ionisierten Kohlenstoff (grün) und die staubige Sternentstehungsscheibe der Galaxie (blau), und die Farbe des Quasars weist darauf hin, dass er durch einen massiven Gashalo scheint – der sich viel weiter von der Galaxie entfernt als der Sternentstehungsstaub der Galaxien.(Bildnachweis: M. Neeleman / J. Xavier Prochaska / Keck-Observatorium / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO))



Normalerweise ist es schwierig, gewöhnliche Galaxien zu sehen, wenn sie sich vor einem Quasar befinden, da Quasare gleißend hell und eine junge Galaxie relativ lichtschwach ist, sagten die Forscher in einer Erklärung. Aber mit ALMA konnten die Astronomen das Infrarotlicht des ionisierten Kohlenstoffs der Galaxien allein leuchten sehen und auch Wasserstoff im Schein der Quasare. Der Kohlenstoff, der Licht mit einer Wellenlänge von 158 Mikrometern (dem fernen Infrarot) emittiert, markierte die Struktur jeder Galaxie, während die Emissionen von Infrarotlicht aus Staub Regionen zeigten, in denen Sterne geboren wurden, so die Studie.

Der leuchtende Kohlenstoff bot auch einen weiteren Hinweis auf die Struktur der Galaxien, da seine Position von den Wasserstoffgasen, die die Astronomen zunächst sahen, versetzt war, wie der Glanz der Quasare zeigte. Das bedeutet, dass sich die Gase der Galaxien weit von den dichten Kohlenstoffregionen entfernen, was darauf hindeutet, dass jede Galaxie von einem großen Wasserstoffring umgeben ist, sagten die Forscher.

Beim Betrachten der Vordergrundobjekte, die ein leuchtender Hintergrundquasar enthüllen könnte, „hatten wir erwartet, dass wir direkt über dem Quasar schwache Emissionen sehen würden, und stattdessen sahen wir helle Galaxien in großen Abständen vom Quasar“, sagte J. Xavier Prochaska, ein Astrophysiker an der University of California, Santa Cruz, und Co-Autor der neuen Studie, sagte in einer Erklärung .



Künstler

Künstlerische Darstellung einer „Baby“-Milchstraßen-ähnlichen Galaxie im frühen Universum mit einem hellen Quasar, der durch den umgebenden Wasserstoffgas-Halo der Galaxie scheint. Diese Halos bewegen sich weit über die Sternentstehungsscheiben der Galaxie hinaus, wie neue Forschungen nahelegen.(Bildnachweis: A. Angelich/NRAO/AUI/NSF)

Die Daten zeigten auch, dass die junge Galaxien haben bereits begonnen, sich zu drehen, was ein Kennzeichen von Spiralgalaxien wie der Milchstraße ist, heißt es in der Studie.

Die Bemühungen, solche Galaxien im Frühstadium zu finden, begannen 2003, als Prochaska erstmals an der Idee arbeitete, die Spektren von Quasaren, die Wellenlängen des von ihnen emittierten Lichts, zu verwenden, um die von Galaxien im Vordergrund zu enthüllen. Solche Anordnungen werden gedämpfte Lyman-Alpha-Systeme genannt, weil das Wasserstoffgas bestimmte Wellenlängen des Lichts vom Quasar blockiert und so das Vorhandensein und die Ausdehnung des Gases enthüllt.

'ALMA hat eine jahrzehntealte Frage zur Galaxienentstehung gelöst', sagt Chris Carilli, Astronom am National Radio Astronomy Observatory in Socorro, New Mexico und Co-Autor der neuen Studie. sagte in einer anderen Aussage . 'Wir wissen jetzt, dass zumindest einige sehr frühe Galaxien Halos haben, die viel ausgedehnter sind als bisher angenommen', sagte er und fügte hinzu, dass diese Halos 'das zukünftige Material für das Galaxienwachstum darstellen könnten'.

Das neue Werk wurde am Freitag ausführlich beschrieben (24. März) in der Zeitschrift Science.

Sie können uns auf Twitter folgen unter @spacedotcom . Wir sind auch dabei Facebook & Google+ . Originalgeschichte auf guesswhozoo.com .