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Ein Team von Astronomen, die das Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) der National Science Foundation verwenden, hat erstmals die verbleibenden Bausteine der Galaxienbildung - neutrale Wasserstoffwolken - entdeckt, die um die Andromeda-Galaxie schwärmen die Andromeda-Konstellation, die der Milchstraße am nächsten gelegene große Spiralgalaxie.
Diese Entdeckung könnte Wissenschaftlern helfen, die Struktur und Entwicklung der Milchstraße und aller Spiralgalaxien zu verstehen. Es kann auch helfen zu erklären, warum bestimmte junge Sterne in reifen Galaxien überraschenderweise der schweren Elemente beraubt sind, die ihre Zeitgenossen enthalten.
„Es wird angenommen, dass sich riesige Galaxien wie Andromeda und unsere eigene Milchstraße durch wiederholte Fusionen mit kleineren Galaxien und durch die Ansammlung einer großen Anzahl von Wolken mit noch geringerer Masse bilden - dunkle Objekte, denen Sterne fehlen und die sogar zu klein sind, um Galaxien zu nennen ", Sagte David A. Thilker von der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. "Theoretische Studien sagen voraus, dass dieser Prozess des galaktischen Wachstums bis heute andauert, aber Astronomen konnten die erwarteten" Bausteine "mit geringer Masse, die in nahegelegene Galaxien fallen, bisher nicht erkennen."
Thilkers Forschung wird in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Weitere Mitwirkende sind: Robert Braun von der niederländischen Stiftung für astronomische Forschung; Rene A.M. Walterbos von der New Mexico State University; Edvige Corbelli vom Osservatorio Astrofisico di Arcetri in Italien; Felix J. Lockman und Ronald Maddalena vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in Green Bank, West Virginia; und Edward Murphy von der University of Virginia.
Die Milchstraße und Andromeda wurden vor vielen Milliarden Jahren in einem kosmischen Viertel voller galaktischer Rohstoffe gebildet - darunter Wasserstoff, Helium und kalte dunkle Materie. Inzwischen wurde der größte Teil dieses Rohmaterials wahrscheinlich von den beiden Galaxien verschlungen, aber Astronomen vermuten, dass einige primitive Wolken noch frei schweben.
Frühere Studien haben eine Reihe von Wolken aus neutralem atomarem Wasserstoff entdeckt, die sich in der Nähe der Milchstraße befinden, aber nicht Teil ihrer Scheibe sind. Diese wurden ursprünglich als Hochgeschwindigkeitswolken (HVCs) bezeichnet, als sie zum ersten Mal entdeckt wurden, da sie sich mit Geschwindigkeiten zu bewegen schienen, die mit der galaktischen Rotation schwer zu vereinbaren waren.
Die Wissenschaftler waren sich nicht sicher, ob HVCs Bausteine der Milchstraße waren, die bisher der Gefangennahme entgangen waren, oder ob sie Gas verfolgten, das durch energetische Prozesse (mehrere Supernovae) in der Milchstraße auf unerwartete Geschwindigkeiten beschleunigt wurde. Die Entdeckung ähnlicher Wolken, die an die Andromeda-Galaxie gebunden sind, verstärkt den Fall, dass zumindest einige dieser HVCs tatsächlich galaktische Bausteine sind.
Astronomen können mithilfe von Radioteleskopen die charakteristische 21-Zentimeter-Strahlung erfassen, die von neutralem atomarem Wasserstoff auf natürliche Weise emittiert wird. Die große Schwierigkeit bei der Analyse dieser galaktischen Bausteine mit geringer Masse bestand darin, dass ihre natürliche Funkemission äußerst schwach ist. Selbst diejenigen, die uns am nächsten sind, Wolken, die unsere Galaxie umkreisen, sind aufgrund schwerwiegender Entfernungsunsicherheiten schwer zu untersuchen. "Wir wissen, dass die Milchstraßen-HVCs relativ nahe beieinander liegen, aber genau zu bestimmen, wie nahe sie sind, ist unglaublich schwer zu bestimmen", sagte Thilker.
Frühere Versuche, fehlende Satelliten um externe Galaxien in bekannten Entfernungen zu finden, waren erfolglos, da ein sehr empfindliches Instrument benötigt wurde, das selbst in der Nähe einer hellen Quelle wie der Andromeda-Galaxie High-Fidelity-Bilder erzeugen kann.
Man könnte diese Aufgabe als ähnlich wie die visuelle Unterscheidung einer Kerze betrachten, die neben einem Scheinwerfer platziert ist. Das neuartige Design des kürzlich in Auftrag gegebenen GBT hat diese Herausforderungen hervorragend gemeistert und den Astronomen einen ersten Einblick in die überfüllte Nachbarschaft um Andromeda gegeben.
Die Andromeda-Galaxie wurde ins Visier genommen, weil sie die nächste massive Spiralgalaxie ist. "In gewisser Weise werden die Reichen sogar im Weltraum reicher", sagte Thilker. „Wenn alles andere gleich ist, würde man erwarten, dass sich in der Nähe einer großen Spiralgalaxie mehr Urwolken befinden als in der Nähe einer kleinen Zwerggalaxie. Dies macht Andromeda zu einem guten Ort, um es sich anzusehen, insbesondere angesichts seiner relativen Nähe - nur 2,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. “
Was die GBT feststellen konnte, war eine Population von 20 diskreten neutralen Wasserstoffwolken zusammen mit einer erweiterten Filamentkomponente, die nach Ansicht der Astronomen beide mit Andromeda assoziiert sind. Es wird angenommen, dass diese Objekte, die scheinbar unter dem Einfluss von Andromedas Heiligenschein stehen, die gasförmigen Wolken der „fehlenden“ (möglicherweise von dunkler Materie dominierten) Satelliten und ihrer Fusionsreste sind. Sie wurden innerhalb von 163.000 Lichtjahren von Andromeda gefunden.
Bevorzugte kosmologische Modelle haben die Existenz dieser Satelliten vorhergesagt, und ihre Entdeckung könnte einen Teil der fehlenden „kalten dunklen Materie“ im Universum erklären. Die Bestätigung, dass diese Objekte mit geringer Masse in größeren Galaxien allgegenwärtig sind, könnte auch dazu beitragen, das Rätsel zu lösen, warum bestimmte junge Sterne, die als G-Zwergsterne bekannt sind, denen chemisch ähnlich sind, die sich vor Milliarden von Jahren entwickelt haben.
Mit zunehmendem Alter der Galaxien entwickeln sie größere Konzentrationen schwerer Elemente, die durch Kernreaktionen in den Sternenkernen und bei den kataklysmischen Explosionen von Supernovae gebildet werden. Diese Explosionen speien schwere Elemente in die Galaxie aus, die dann zu Planeten werden und von der nächsten Generation von Sternen aufgenommen werden.
Die spektrale und photometrische Analyse junger Sterne in der Milchstraße und anderen Galaxien zeigt jedoch, dass es eine bestimmte Anzahl junger Sterne gibt, die überraschenderweise keine schweren Elemente aufweisen, sodass sie Sternen ähneln, die sich in den frühen Stadien der galaktischen Evolution hätten bilden sollen .
"Eine Möglichkeit, diese seltsame Anomalie zu erklären, besteht darin, eine neue Quelle für galaktisches Rohmaterial zu haben, aus der neue Sterne gebildet werden können", sagte Murphy. "Da Hochgeschwindigkeitswolken die verbleibenden Bausteine der Galaxienbildung sein können, enthalten sie nahezu unberührte Wasserstoffkonzentrationen, die größtenteils frei von den Schwermetallen sind, die ältere Galaxien säen." Ihre Verschmelzung zu großen Galaxien könnte daher erklären, wie frisches Material für die Bildung von G-Zwergsternen verfügbar ist.
Die Andromeda-Galaxie, auch bekannt als M31, ist eine der wenigen Galaxien, die mit bloßem Auge von der Erde aus sichtbar sind, und wird im Sternbild Andromeda als schwacher Fleck angesehen. Andromeda zeigt durch ein bescheidenes Teleskop, dass es zwei prominente Satellitenzwerggalaxien gibt, die als M32 und M110 bekannt sind. Diese Zwerge sind zusammen mit den von Thilker und Mitarbeitern untersuchten Wolken dazu verdammt, sich schließlich mit Andromeda zu verschmelzen. Die Milchstraße M33 und die Andromeda-Galaxie sowie etwa 40 Zwergbegleiter bilden die sogenannte „lokale Gruppe“.
Heute ist Andromeda neben der Milchstraße vielleicht die am meisten untersuchte Galaxie. Tatsächlich wurden viele Dinge, die wir über die Natur von Galaxien wie der Milchstraße wissen, durch das Studium von Andromeda gelernt, da die allgemeinen Merkmale unserer eigenen Galaxie durch unseren inneren Blickwinkel verschleiert werden. "In diesem Fall ist Andromeda ein gutes Analogon für die Milchstraße", sagte Murphy. „Es verdeutlicht das Bild. Das Leben in der Milchstraße ist wie der Versuch, festzustellen, wie Ihr Haus von innen aussieht, ohne nach draußen zu gehen. Wenn Sie sich jedoch die Häuser der Nachbarn ansehen, können Sie ein Gefühl dafür bekommen, wie Ihr eigenes Zuhause aussehen könnte. "
Das GBT ist das weltweit größte voll lenkbare Radioteleskop.
Das National Radio Astronomy Observatory ist eine Einrichtung der National Science Foundation, die im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung von Associated Universities, Inc. betrieben wird.
Originalquelle: NRAO-Pressemitteilung
