Die "Kerne" der massiven Galaxien hatten sich bereits 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall gebildet
Eine ferne Galaxie, die massereicher ist als unsere Milchstraße - mit mehr als einer Billion Sternen - hat ergeben, dass sich die "Kerne" massereicher Galaxien im Universum bereits 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall gebildet hatten, etwa 1 Milliarde Jahre früher als zuvor Messungen ergeben.
Die Forscher veröffentlichten ihre Analyse am 6. November 2019 in The Astrophysical Journal Letters, einer Zeitschrift der American Astronomical Society.
Eine Vergrößerung eines kleinen Teils des Subaru / XMM-Newton Deep Field. Die rote Galaxie im Zentrum ist eine sterbende Galaxie vor 12 Milliarden Jahren. Astronomen haben die Bewegung von Sternen in der Galaxie gemessen und festgestellt, dass der Kern der Galaxie fast vollständig ausgebildet ist. (Bildnachweis: NAOJ)
Eine schematische Ansicht dieser Arbeit. Die sterbende Galaxie im Subaru / XMM-Newton Deep Field wurde mit MOSFIRE auf dem Keck I-Teleskop beobachtet. Das obere rechte Feld zeigt das für das menschliche Auge unsichtbare Spektrum bei 2 Mikrometer. Das Spektrum gibt den Abstand zur Galaxie (vor 12 Milliarden Jahren) sowie eine Masse der Galaxie an, die sich als so massereich wie der Kern der heutigen Galaxien herausstellte. (Bildnachweis: NAOJ / Tanaka et al. 2019).
"Wenn wir ein Teleskop auf den Himmel richten und ein tiefes Bild aufnehmen, können wir dort draußen so viele Galaxien sehen", sagte Masayuki Tanaka, Papierautor und außerordentlicher Professor für Astronomische Wissenschaften an der Graduate University for Advanced Studies und am National Astronomical Observatory of Japan. "Unser Verständnis der Entstehung und des Wachstums dieser Galaxien ist jedoch noch recht begrenzt - insbesondere bei massiven Galaxien."
Galaxien werden grob als tot oder lebendig eingestuft: Tote Galaxien bilden keine Sterne mehr, während lebende Galaxien noch sternbildend hell sind. Eine "löschende" Galaxie ist eine Galaxie, die sich im Sterben befindet - was bedeutet, dass ihre Sternentstehung erheblich unterdrückt wird. Löschende Galaxien sind nicht so hell wie vollständig lebendige Galaxien, aber nicht so dunkel wie tote Galaxien. Die Forscher verwenden dieses Helligkeitsspektrum als erste Identifikationslinie für die Beobachtung des Universums.
Mit den Teleskopen des WM Keck Observatory in Hawaii beobachteten die Forscher eine Löschgalaxie im sogenannten Subaru / XMM-Newton Deep Field. Diese Himmelsregion wurde von mehreren Teleskopen aus nächster Nähe beobachtet, was eine Fülle von Daten hervorbrachte, die die Wissenschaftler untersuchen konnten. Tanaka und sein Team verwendeten ein Instrument namens MOSFIRE am Keck I-Teleskop, um Messungen der Galaxie zu erhalten. Sie erhielten eine Zwei-Mikrometer-Messung im nahen Infrarotbereich, die das menschliche Auge nicht sehen kann, aber es bestätigte, dass das Licht der Galaxie nur 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall emittiert wurde. Das Team bestätigte auch, dass die Sternentstehung der Galaxie unterdrückt wurde.
"Die unterdrückte Sternentstehung sagt uns, dass eine Galaxie im Begriff ist zu Sterben, aber genau diese Art von Galaxie möchten wir im Detail untersuchen, um zu verstehen, warum es zum Löschen kommt", sagte Francesco Valentino, Mitautor der Arbeit und Assistent Professor am Cosmic Dawn Center in Kopenhagen.
Laut Valentino glauben Astronomen, dass massive Galaxien die ersten sind, die in der Geschichte des Universums sterben, und dass sie den Schlüssel zum Verständnis haben, warum das Löschen überhaupt stattfindet.
"Wir haben auch festgestellt, dass die 'Kerne' der heutigen massereichen Galaxien im frühen Universum vollständig ausgebildet zu sein scheinen", sagte Tanaka. Wie sich Sterne in einer Galaxie bewegen, hängt davon ab, wie viel Masse das Objekt enthält. Tanaka und sein Team stellten fest, dass sich die Sterne in der fernen Galaxie genauso schnell zu bewegen scheinen wie jene, die näher an der Heimat sind. "Die vorherige Messung dieser Art wurde durchgeführt, als das Universum 2,5 Milliarden Jahre alt war. Wir haben den Rekord auf 1,5 Milliarden Jahre erhöht und zu unserer Überraschung festgestellt, dass der Kern bereits ziemlich ausgereift war."
Die Forscher untersuchen weiterhin, wie massive Galaxien entstehen und wie sie im frühen Universum sterben, und sie suchen nach massiveren Löschgalaxien im fernen Universum, die möglicherweise Licht in frühere Phasen des Prozesses bringen.
"Wann erschien die erste tote Galaxie im Universum?", fragte Tanaka. "Dies ist eine sehr interessante Frage, die wir beantworten müssen. Dazu werden wir weiterhin den tiefen Himmel mit den größten Teleskopen beobachten und unsere Suche ausweiten, sobald modernere Einrichtungen verfügbar sind."
Links:
Quelle: https://subarutelescope.org/Pressrelease/2019/12/18/index.html