Wenn wir außerhalb der hellen Stadt zum Nachthimmel aufblicken, können wir eine schillernde Reihe von Sternen und Galaxien sehen. Obwohl Gas weniger als 1% der Materie im Universum ausmacht, "ist es das Gas, das die Entwicklung der Galaxie antreibt, nicht umgekehrt", sagt Felix "Jay" Lockman vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
Mit Radioteleskopen und Vermessungen wie dem Green Bank Telescope (GBT) in West Virginia, dem Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) und der Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA) -Umfrage lernen Lockman und andere Astronomen mehr über die Rolle von Gas in der Galaxienbildung. Sie präsentierten ihre Ergebnisse auf dem jährlichen Treffen der American Association for Advancement of Science (AAAS) in San Jose.
Obwohl wir einen hervorragenden Blick auf unseren Teil der Milchstraße haben und feststellen können, dass er eine scheibenförmige Struktur hat - das ist schließlich der Ursprung seines Namens -, ist es nicht so einfach zu untersuchen, wie sich die Galaxie gebildet hat. Lockman beschrieb die Situation mit einer Analogie: Wenn Sie versuchen würden zu verstehen, wie Ihr eigenes Haus gebaut wurde, ohne es zu verlassen, würden Sie im ganzen Haus schauen und zuhören und aus dem Fenster schauen, um zu lernen, was Sie von den Häusern Ihrer Nachbarn können. Andromeda ist der größte Nachbar der Milchstraße und beide haben "Satellitengalaxien", von denen einige Gas zu haben scheinen.
Darüber hinaus fanden Lockman und seine Kollegen Gaswolken zwischen Andromeda und einem seiner Satelliten, Triangulum, die eine „Treibstoffquelle für die zukünftige Sternentstehung“ der Galaxien sein könnten. Als dramatisches Beispiel für Hochgeschwindigkeitswolken präsentierte Lockman neue GBT-Bilder der Smith Cloud, die erstmals 1963 von einem Studenten in den Niederlanden entdeckt wurden. Die Smith Cloud ist ein Neuling in der Milchstraße und könnte genug Gas liefern, um eine Million Sterne und Sonnensysteme zu bilden. Basierend auf seiner Geschwindigkeit und Flugbahn "denken wir in ein paar Millionen Jahren, spritzen!" wie es mit unserer Galaxie kollidiert.
Kartik Sheth, ein weiterer Wissenschaftler am NRAO, fuhr mit einer Beschreibung des aktuellen Wissensstandes der Astronomen über die Anordnung von Scheiben- und Spiralgalaxien fort, von denen die Milchstraße und Andromeda nur zwei Beispiele sind. Spiralgalaxien haben normalerweise viele Gaswolken, die neue Sterne bilden, die oft als Sternkindergärten bezeichnet werden. Mit ALMA, „einem fantastischen Teleskop in 16.500 Fuß Höhe“, untersuchen Sheth und seine Kollegen sie genauer.
Insbesondere präsentierte Sheth neu veröffentlichte Ergebnisse von Adam Leroy in der Astrophysikalisches Journal, in dem sie sternbildende Wolken im Herzen der nahe gelegenen Starburst-Galaxie Sculptor untersuchen, um „die Physik der Umwandlung von Gas in Sterne“ zu untersuchen. Bildhauer und andere Starbursts bilden Sterne mit einer Geschwindigkeit, die etwa 1000-mal schneller ist als bei typischen Spiralgalaxien wie der Milchstraße. "Nur mit ALMA können wir tatsächlich solche Beobachtungen durchführen" von Objekten außerhalb unserer Galaxie. Beim Vergleich der Konzentration und Verteilung von zehn Gaswolken in Sculptor stellen sie fest, dass die Wolken massereicher, zehnmal dichter und turbulenter sind als ähnliche Wolken in typischeren Galaxien. Aufgrund der Dichte dieser Sternenkindergärten können sie Sterne viel effizienter bilden.
Andere Astronomen auf dem AAAS-Treffen, wie Claudia Scarlata (Universität von Minnesota) und Eric Wilcots (Universität von Wisconsin), präsentierten ein größeres Bild davon, wie Spiralgalaxien miteinander kollidieren, um massereichere elliptisch geformte Galaxien zu bilden. Diese Galaxien erscheinen normalerweise älter und haben aufgehört, Sterne zu bilden, aber sie können wachsen, indem sie mit einer benachbarten Galaxie in ihrer Gruppe „verschmelzen“. "Ich werde behaupten, dass die meisten Galaxientransformationen in Gruppen stattfinden", sagt Wilcots. In einem Artikel, der auf ALFALFA-Daten basiert, die in der Astronomisches Journal, Kelley Hess und Wilcots finden gasreiche Galaxien, die hauptsächlich am Rande von Gruppen verteilt sind, und daher neigen diese Systeme dazu, von innen nach außen zu wachsen.
In einer verwandten Ausgabe diskutierten sowohl Priyamvada Natarajan (Yale University) als auch Scarlata, wie die Entwicklung massereicher Schwarzer Löcher in den Zentren der Galaxien mit der der gesamten Galaxie in Zusammenhang zu stehen scheint, wenn Astronomen ihnen von der Wiege bis zum Erwachsenenalter folgen. ” Insbesondere erklärte Natarajan, wie die Schwarzen Löcher reifer Galaxien das Gas in einer Galaxie erwärmen und Gasabflüsse antreiben können, wodurch eine fortgesetzte Sternentstehung in der Galaxie verhindert wird.
Schließlich freuen sich die Astronomen auf weitere Forschungsarbeiten zu Gas in Galaxien. Ximena Fernández (Columbia University) beschrieb die COSMOS HI Large Extragalactic Survey (CHILES) von Wasserstoffgas in Galaxien mit dem Very Large Array. Sie haben bisher eine Pilotuntersuchung durchgeführt, bei der sie die bislang am weitesten entfernte Detektion einer gashaltigen Galaxie erhalten haben. Sie planen, noch weiter in die ferne Vergangenheit zu blicken als in früheren Untersuchungen und erwarten, dass Gas in 300 Galaxien in einer Entfernung von bis zu 5 Milliarden Lichtjahren nachgewiesen wird - 250 Mal weiter als die von Leroy beobachtete Galaxie.
Fernández beschrieb auch MeerKAT, ein in Südafrika im Bau befindliches Radioteleskop, und die Tiefenuntersuchung neutraler Gasursprünge (DINGO) in Australien, die beide in den 2020er Jahren als Vorläufer für das Quadratkilometer-Array dienen werden. Diese neuen Teleskope werden die immer komplexer werdende Sicht der Astronomen auf die Entstehung und Entwicklung von Galaxien erweitern.
