Obwohl das Raumschiff seinen Vorrat an flüssigem Heliumkühlmittel erschöpft hat, das zur Beobachtung der Infrarotenergie des fernen Universums erforderlich ist, helfen die vom Herschel-Weltraumobservatorium der ESA gesammelten Daten immer noch dabei, kosmische Rätsel zu lösen - beispielsweise, wie früh elliptische Galaxien so schnell so groß wurden und sich füllten mit Sternen auf und dann ziemlich plötzlich die Sternentstehung ganz abschalten.
Mithilfe von Informationen, die ursprünglich von Herschel gesammelt und anschließend mit mehreren anderen weltraum- und bodengestützten Observatorien untersucht wurden, haben Forscher nun ein „fehlendes Glied“ in der Entwicklung der frühen Ellipsentrainer gefunden: eine enorme sternzündende Verschmelzung zweier gefangener massereicher Galaxien auf frischer Tat, als das Universum nur 3 Milliarden Jahre alt war.
Es war ein langjähriges kosmologisches Rätsel: Wie haben sich im frühen Universum massive Galaxien gebildet? Beobachtungen entfernter großer elliptischer Galaxien voller alter roter Sterne (und weniger heller, junger), die existierten, als das Universum nur ein paar Milliarden Jahre alt war, stimmen einfach nicht mit der Entstehung solcher Galaxien überein - nämlich durch die allmähliche Anhäufung vieler kleinerer Zwerggalaxien.
Aber ein solcher Prozess würde Zeit brauchen - viel länger als ein paar Milliarden Jahre. Ein weiterer Vorschlag ist, dass massive elliptische Galaxien durch die Kollision und Verschmelzung großer Galaxien entstanden sein könnten, die jeweils voller Gas, Staub und neuer Sterne sind… und dass die Fusion eine rasende Bildung von noch mehr Sternen auslösen würde.
Die Untersuchung einer von Herschel erstmals gefundenen hellen Region namens HXMM01 hat eine solche Fusion von zwei Galaxien identifiziert, die 11 Milliarden Lichtjahre entfernt sind.
Die riesigen Galaxien sind durch eine Gasbrücke verbunden und haben jeweils eine Sternmasse von etwa 100 Milliarden Sonnen - und sie bringen neue Sterne mit einer unglaublichen Geschwindigkeit von etwa 2.000 pro Jahr hervor.
"Wir sehen eine jüngere Phase im Leben dieser Galaxien - eine jugendliche Aktivität, die nicht lange anhält", sagte Hai Fu von der University of California in Irvine, Hauptautor einer neuen Studie, die die Ergebnisse beschreibt .
Versteckt hinter riesigen Wolken aus kosmischem Staub brauchten die hitzesuchenden Augen von Herschel, um HXMM01 überhaupt zu erkennen.
"Diese verschmelzenden Galaxien platzen vor neuen Sternen und sind vollständig von Staub verdeckt", sagte Co-Autorin Asantha Cooray, ebenfalls von der University of California in Irvine. "Ohne Herschels Ferninfrarotdetektoren hätten wir nicht durch den Staub auf die dahinter liegende Aktion sehen können."
Herschel entdeckte das kollidierende Duo zuerst in Bildern, die mit längerwelligem Infrarotlicht aufgenommen wurden, wie im Bild oben links gezeigt. Follow-up-Beobachtungen von vielen anderen Teleskopen halfen dabei, den extremen Grad der Sternentstehung bei der Fusion sowie deren unglaubliche Masse zu bestimmen.
Das Bild rechts zeigt eine Nahansicht mit eingekreisten Galaxien. Die roten Daten stammen aus dem Submillimeter-Array des Smithsonian Astrophysical Observatory auf Mauna Kea, Hawaii, und zeigen staubbedeckte Regionen der Sternentstehung. Die grünen Daten, die vom Very Large Array des National Radio Astronomy Observatory in der Nähe von Socorro, New Mexico, aufgenommen wurden, zeigen Kohlenmonoxidgas in den Galaxien. Zusätzlich zeigt das Blau Sternenlicht.
Obwohl die Galaxien in HXMM01 jedes Jahr Tausende neuer Sterne produzieren als unsere eigene Milchstraße, ist eine so hohe Sternentstehungsrate nicht nachhaltig. Das im System enthaltene Gasspeicher ist schnell erschöpft, löscht die weitere Sternentstehung und führt zu einer alternden Population von kühlen, roten Sternen mit geringer Masse. Dadurch wird die Sternentstehung effektiv „abgeschaltet“, wie dies bei anderen frühen Ellipsentrainer beobachtet wurde.
Dr. Fu und sein Team schätzen, dass es ungefähr 200 Millionen Jahre dauern wird, bis das gesamte Gas in Sterne umgewandelt ist. Der Verschmelzungsprozess ist innerhalb einer Milliarde Jahre abgeschlossen. Das Endprodukt wird eine massive rote und tote elliptische Galaxie mit etwa 400 Milliarden Sonnenmassen sein.
Die Studie wird in der Online-Ausgabe vom 22. Mai von veröffentlicht Natur.
Lesen Sie hier mehr über die Pressemitteilung der ESA Herschel sowie hier auf der NASA-Website. Schauen Sie sich auch eine Animation der galaktischen Fusion an:
Hauptbildquelle: ESA / NASA / JPL-Caltech / UC Irvine / STScI / Keck / NRAO / SAO
