Kohlenstoff-Kokons umgeben wachsende Galaxien - ALMA entdeckt früheste Umweltverschmutzung im Universum
Mit dem Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) haben Forscher gigantische Wolken aus gasförmigem Kohlenstoff entdeckt, die sich über einen Radius von mehr als 30.000 Lichtjahren um junge Galaxien erstrecken. Dies ist die erste Bestätigung, dass sich Kohlenstoffatome, die im frühen Universum in Sternen produziert wurden, über Galaxien hinaus ausgebreitet haben. Keine theoretischen Studien haben solche riesigen Kohlenstoffkokons um wachsende Galaxien vorhergesagt, was Fragen zu unserem gegenwärtigen Verständnis der kosmischen Evolution aufwirft.
Künstlerische Darstellung einer jungen Galaxie, umgeben von einer riesigen Gaswolke. Bildnachweis: NAOJ
"Wir haben das ALMA Science Archive gründlich untersucht und alle Daten gesammelt, die Funksignale von Kohlenstoffionen in Galaxien im frühen Universum enthalten, nur eine Milliarde Jahre nach dem Urknall", sagt Seiji Fujimoto, der Hauptautor des Forschungspapiers ein Astronom an der Universität von Kopenhagen und ein ehemaliger Ph.D. Student an der Universität von Tokio. „Durch die Kombination aller Daten haben wir eine beispiellose Sensibilität erreicht. Ein Datensatz mit der gleichen Qualität mit einer Beobachtung zu erhalten, würde 20-mal länger dauern als typische ALMA-Beobachtungen, was fast unmöglich zu erreichen ist. “
Schwere Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff gab es zum Zeitpunkt des Urknalls im Universum nicht. Sie wurden später durch Kernfusion in Sternen gebildet. Es ist jedoch noch nicht bekannt, wie sich diese Elemente im gesamten Universum ausbreiten. Aufgrund der begrenzten Empfindlichkeit ihrer Teleskope haben Astronomen schwere Elemente in Babygalaxien gefunden, jedoch nicht darüber hinaus. Dieses Forscherteam summierte die leisen Signale, die im Datenarchiv gespeichert waren, und verschob die Grenzen.
"Die gasförmigen Kohlenstoffwolken sind fast fünfmal so groß wie die Verteilung der Sterne in den Galaxien, wie sie mit dem Hubble-Weltraumteleskop beobachtet wurden", erklärt Masami Ouchi, Professor am National Astronomical Observatory in Japan und an der Universität von Tokio. "Wir haben diffuse, aber riesige Wolken entdeckt, die im kohlschwarzen Universum schweben."
Wie wurden dann die Kohlenstoffkokons gebildet? "Supernova-Explosionen im Endstadium des Sternlebens vertreiben schwere Elemente, die sich in den Sternen bilden", sagt Professor Rob Ivison, Wissenschaftsdirektor am European Southern Observatory. „Energetische Jets und Strahlung von supermassiven Schwarzen Löchern in den Zentren der Galaxien könnten auch dazu beitragen, Kohlenstoff außerhalb der Galaxien und schließlich im gesamten Universum zu transportieren. Wir sind Zeugen dieses andauernden Diffusionsprozesses, der frühesten Umweltverschmutzung im Universum. “
Das Forscherteam stellt fest, dass derzeit theoretische Modelle solche großen Kohlenstoffwolken um junge Galaxien nicht erklären können, was wahrscheinlich darauf hindeutet, dass einige neue physikalische Prozesse in kosmologische Simulationen einbezogen werden müssen. "Junge Galaxien scheinen eine Menge kohlenstoffreichen Gases auszustoßen, die unsere Erwartungen bei weitem übertrifft", sagt Andrea Ferrara, Professorin an der Scuola Normale Superiore di Pisa.
Das Team nutzt jetzt ALMA und andere Teleskope auf der ganzen Welt, um die Auswirkungen der Entdeckung auf galaktische Abflüsse und kohlenstoffreiche Halos in Galaxien weiter zu untersuchen.
Quelle und weitere Informationen: https://alma-telescope.jp/en/news/press/carbon-201912