Eine Gruppe der neu entdeckten Galaxien nach der Lyman-Break-Technik. Bildnachweis: Astronomie & Astrophysik. klicken um zu vergrößern
Ein internationales Team von Astronomen hat eine der detailliertesten Untersuchungen der entferntesten Galaxien durchgeführt. Diese Galaxien sind so weit weg, dass wir sie so sehen, wie sie aussahen, als das Universum weniger als die Hälfte seines gegenwärtigen Alters hatte. Eine der großen Überraschungen dieser Umfrage; Wie sehr diese jungen Galaxien mit den Strukturen übereinstimmen, die wir im aktuellen Universum sehen. Dies bedeutet, dass sich Galaxien wahrscheinlich viel früher als bisher angenommen durch Kollisionen und Fusionen entwickelt haben.
Ein Team von Astronomen aus Frankreich, den USA, Japan und Korea unter der Leitung von Denis Burgarella hat kürzlich neue Galaxien im frühen Universum entdeckt. Sie wurden erstmals sowohl im nahen UV als auch im fernen Infrarot nachgewiesen. Über ihre Ergebnisse wird in einer kommenden Ausgabe von Astronomy & Astrophysics berichtet. Diese Entdeckung ist ein neuer Schritt, um zu verstehen, wie sich Galaxien entwickeln.
Der Astronom Denis Burgarella (Observatoire Astronomique Marseille Provence, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Frankreich) und seine Kollegen aus Frankreich, den USA, Japan und Korea haben kürzlich erstmals die Entdeckung neuer Galaxien im frühen Universum angekündigt im nahen UV und im fernen Infrarot. Diese Entdeckung führt zur ersten gründlichen Untersuchung früher Galaxien. Über die Entdeckung wird in einer kommenden Ausgabe von Astronomy & Astrophysics berichtet.
Das Wissen über frühe Galaxien hat in den letzten zehn Jahren große Fortschritte gemacht. Seit Ende 1995 verwenden Astronomen eine neue Technik, die als "Lyman-Break-Technik" bekannt ist. Diese Technik ermöglicht die Erkennung sehr weit entfernter Galaxien. Sie werden so gesehen, wie sie waren, als das Universum noch viel jünger war, und geben somit Hinweise darauf, wie sich Galaxien gebildet und entwickelt haben. Die Lyman-Break-Technik hat die Grenze entfernter Galaxienuntersuchungen weiter auf die Rotverschiebung z = 6-7 verschoben (das sind etwa 5% des gegenwärtigen Zeitalters des Universums). In der Astronomie bezeichnet die Rotverschiebung die Verschiebung einer Lichtwelle von einer Galaxie, die sich von der Erde wegbewegt. Die Lichtwelle wird zu längeren Wellenlängen hin verschoben, dh zum roten Ende des Spektrums. Je höher die Rotverschiebung einer Galaxie ist, desto weiter ist sie von uns entfernt.
Die Lyman-Break-Technik basiert auf dem charakteristischen „Verschwinden“ entfernter Galaxien, die in den Wellenlängen im fernen UV beobachtet werden. Da das Licht einer entfernten Galaxie bei 0,912 nm (aufgrund der vom Physiker Theodore Lyman entdeckten Absorptionslinien von Wasserstoff) fast vollständig von Wasserstoff absorbiert wird, „verschwindet“ die Galaxie im Fern-Ultraviolett-Filter. Abbildung 2 zeigt das "Verschwinden". der Galaxie im Fern-UV-Filter. Die Lyman-Diskontinuität sollte theoretisch bei 0,912 nm auftreten. Photonen mit kürzeren Wellenlängen werden von Wasserstoff um Sterne oder innerhalb der beobachteten Galaxien absorbiert. Bei Galaxien mit hoher Rotverschiebung ist die Lyman-Diskontinuität rotverschoben, so dass sie bei einer längeren Wellenlänge auftritt und von der Erde aus beobachtet werden kann. Aus bodengestützten Beobachtungen können Astronomen derzeit Galaxien mit einem Rotverschiebungsbereich von z ~ 3 bis z ~ 6 erkennen. Einmal entdeckt, ist es jedoch immer noch sehr schwierig, zusätzliche Informationen über diese Galaxien zu erhalten, da sie sehr schwach sind.
Zum ersten Mal konnten Denis Burgarella und sein Team weniger entfernte Galaxien mithilfe der Lyman-Break-Technik entdecken. Das Team sammelte Daten verschiedener Herkunft: UV-Daten vom NASA GALEX-Satelliten, Infrarotdaten vom SPITZER-Satelliten und Daten im sichtbaren Bereich bei ESO-Teleskopen. Aus diesen Daten wählten sie etwa 300 Galaxien aus, die ein weites UV-Verschwinden zeigten. Diese Galaxien haben eine Rotverschiebung im Bereich von 0,9 bis 1,3, dh sie werden zu einem Zeitpunkt beobachtet, als das Universum weniger als die Hälfte seines gegenwärtigen Alters hatte. Dies ist das erste Mal, dass eine große Stichprobe von Lyman Break Galaxies bei z ~ 1 entdeckt wird. Da diese Galaxien weniger weit entfernt sind als die bisher beobachteten Proben, sind sie auch bei allen Wellenlängen heller und leichter zu untersuchen, wodurch eine gründliche Analyse von UV bis Infrarot durchgeführt werden kann.
Frühere Beobachtungen entfernter Galaxien haben zur Entdeckung von zwei Klassen von Galaxien geführt, von denen eine Galaxien umfasst, die Licht im nahen UV- und sichtbaren Wellenlängenbereich emittieren. Die andere Art von Galaxie emittiert Licht im Infrarot- (IR) und Submillimeterbereich. Die UV-Galaxien wurden im Infrarotbereich nicht beobachtet, während IR-Galaxien im UV-Bereich nicht beobachtet wurden. Es war daher schwierig zu erklären, wie sich solche Galaxien zu heutigen Galaxien entwickeln könnten, die Licht bei allen Wellenlängen emittieren. Denis Burgarella und seine Kollegen haben mit ihrer Arbeit einen Schritt zur Lösung dieses Problems getan. Bei der Beobachtung ihrer neuen Probe von z ~ 1-Galaxien stellten sie fest, dass etwa 40% dieser Galaxien auch im Infrarotbereich Licht emittieren. Dies ist das erste Mal, dass eine signifikante Anzahl entfernter Galaxien sowohl im UV- als auch im IR-Wellenlängenbereich beobachtet wurde, wobei die Eigenschaften beider Haupttypen berücksichtigt wurden.
Aus ihren Beobachtungen dieser Probe folgerte das Team auch verschiedene Informationen über diese Galaxien. Durch die Kombination von UV- und Infrarotmessungen kann erstmals die Bildungsrate für Sterne in diesen fernen Galaxien bestimmt werden. Dort bilden sich sehr aktiv Sterne mit einer Rate von einigen hundert bis eintausend Sternen pro Jahr (derzeit bilden sich in unserer Galaxie jedes Jahr nur wenige Sterne). Das Team untersuchte auch ihre Morphologie und zeigte, dass die meisten von ihnen Spiralgalaxien sind. Bisher wurde angenommen, dass entfernte Galaxien hauptsächlich wechselwirkende Galaxien mit unregelmäßigen und komplexen Formen sind. Denis Burgarella und seine Kollegen haben nun gezeigt, dass die Galaxien in ihrer Stichprobe, die gesehen wurden, als das Universum etwa 40% seines gegenwärtigen Alters hatte, regelmäßige Formen haben, ähnlich wie heutige Galaxien wie unsere. Sie bringen ein neues Element in unser Verständnis der Entwicklung der Galaxien.
Ursprüngliche Quelle: Pressemitteilung zu Astronomie und Astrophysik
