C1-23152: Eine alte Galaxie, die sich selbst gebaut hat

Glühender Fuzzy-Kreis heller in der Mitte.

C1-23152 erreichte in nur 500 Millionen Jahren eine Masse von 200 Milliarden Sonnen. Auf dem Höhepunkt seiner Sternentstehung produzierte C1-23152 ungefähr 450 Sterne pro Jahr oder mehr als einen pro Tag. Die Milchstraße hingegen produziert etwa zwei Sterne pro Jahr. Bild überINAF/ HST / NASA / ESA.


Ein internationales Astronomenteam sagte am 10. Dezember 2020, dass es ihnen gelungen sei, das Wachstum und die schnelle Entwicklung einer großen Galaxie im frühen Universum zusammenzufassen. Diese Galaxie, bekannt als C1-23152, existierte zu einer Zeit, als das Universum gerade einmal 1,8 Milliarden Jahre alt war (im Gegensatz zu seinem gegenwärtigen geschätzten Alter von etwa 13,8 Milliarden Jahren). Die Astronomen sammelten 17 Stunden Beobachtungen – koordiniert vonPaolo Saraccodes National Institute of Astrophysics in Italien - unter Verwendung derGroßes binokulares Teleskop. Diese Forscher fanden heraus, dass sich diese Galaxie in nur 500 Millionen Jahren gebildet hat, was nach einer langen Zeit klingen mag, aber im kosmischen Maßstab eine sehr kurze Zeit ist, um etwa 200 Milliarden Sonnen hervorzubringen. Dazu muss die Galaxie bis zu 450 Sterne pro Jahr oder mehr als einen Stern pro Tag produziert haben.

Im Gegensatz dazu wird angenommen, dass unsere Milchstraße jedes Jahr ein oder zwei neue Sterne hervorbringt.


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Diese Astronomen sagten, die neuen Beobachtungen zeigen, dass sich massereiche Galaxien schnell und ohne die Hilfe kleiner Galaxienverschmelzungen bilden können. Das ist eine steile Abkehr vom derzeit populären Modell der Galaxienentstehung, das als bezeichnet wirdhierarchisches Modell. Dieses Modell verlangt, dass sich zuerst kleinere Galaxien bilden undspäter zusammenführenmassereiche Galaxien zu bilden.

C1-23152 passt nicht zum Modell. Und diese Tatsache veranlasst Astronomen, ihre Theorien zu überdenken.

Diese ForscherPapierist veröffentlicht impeer-reviewedTagebuch,Das Astrophysikalische Journal.




In seiner aktiven Sternentstehungsperiode produzierte C1-23152 Sterne mit einer 300-fachen Rate der aktuellen Sternentstehungsrate der Milchstraße. Leitender ForscherPaolo Saraccogenannt:

Wir haben zum ersten Mal das Alter der Sterne gemessen, ihreMetalleInhalt und die Geschwindigkeit, mit der sie sich in einer sehr massereichen Galaxie bewegen, so weit von uns entfernt, dass ihr Licht fast 12 Milliarden Jahre brauchte, um uns zu erreichen. Wir sehen diese Galaxie, als das Universum weniger als 13% seines aktuellen Alters hatte.

Daher geben uns unsere Messungen Aufschluss über die Eigenschaften einer sehr massereichen Galaxie, als sie noch sehr jung war und sich gerade erst gebildet hat, sodass wir ihren Entstehungsprozess rekonstruieren können. Wir fanden heraus, dass sich alle seine Sterne, etwa 200 Milliarden, in etwa 500 Millionen Jahren gebildet haben – eine unglaublich kurze Zeit, die weniger als 4 Hundertstel des Alters des Universums entspricht – mit einer Geschwindigkeit von mehr als einem pro Tag. Zum Vergleich: Unsere Galaxie, die Milchstraße, bildet etwa 2 Sterne pro Jahr.

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Der Astronom Paolo Saracco vom Nationalen Institut für Astrophysik in Italien ist der Hauptautor der Forschung zu C1-23152. Bild überINAF.


Große Galaxien wie C1-23152 machen nur 1/3 der Anzahl der Galaxien im gesamten Universum aus, aber sie tragen mehr als 70% der Masse der Sterne des Universums bei. Das Verständnis der Natur und Entstehung massereicher Galaxien allein durch Modellierung hat sich für Forscher in der Vergangenheit als schwierig erwiesen, da sie auf Beobachtungen des Lokaluniversums basiert und die im frühen Universum vorhandenen Bedingungen oder die evolutionären Phänomene, denen frühe Galaxien überall ausgesetzt sind, nicht erklären kann Ihr Leben.

Die Wissenschaftler glauben, dass das Studium von Galaxien im frühen Universum, so nah wie möglich an der Zeit, als sie den größten Teil ihrer Masse bildeten, die Geheimnisse ihrer Evolutionsgeschichte aufdecken und wissenschaftliche Modelle verändern könnte.Adriana Gargiulo, ebenfalls Forscher am Nationalen Institut für Astrophysik in Italien und Mitautor der Studie, sagte:

Es ist von grundlegender Bedeutung zu verstehen, ob das Szenario, das die Entstehung von CQ-23152 beschreibt, ein besonderer Fall ist oder ob es im Gegenteil für die meisten massereichen Galaxien im Universum passiert, da dies eine tiefgreifende Überarbeitung der Galaxienentstehungsmodelle erfordern würde.

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Die Astronomin Adriana Gargiulo, ebenfalls am INAF, ist Mitautorin der Studie. Bild überAdriana Gargiulo.


Sterne entstehen als Ergebnis voninterstellares Gasunter extremen Druck gesetzt werden. Die Selbstbildung massereicher Galaxien wie C1-23152 würde die richtige Mischung von Bedingungen und erhebliche Mengen an interstellarem Gas erfordern. Die Wissenschaftler glauben, dass, wenn C1-23152 tatsächlich kein Einzelfall ist, heftige Kollisionen von Gaswolken im frühen Universum genau die richtigen Bedingungen für eine schnelle, unabhängige massereiche Galaxiebildung geschaffen haben könnten. Sarako sagte:

Im frühen Universum war Gas in großen Mengen in Form von Wolken vorhanden. Wir glauben, dass zwei oder mehr massereiche Wolken aus Urgas … kollidierten und heftige und massive Sternentstehungsprozesse auslösten.

Während Forscher jetzt damit beginnen zu enträtseln, wie sich C1-23152 und andere massereiche Galaxien im frühen Universum gebildet haben und sich während ihrer frühen Entwicklung verhalten haben, ist die Zukunft dieser Galaxien noch ungewiss. Sarako sagte:

Wir können nicht im Detail beschreiben, was mit dieser Galaxie passieren wird. Aber seine Eigenschaften, die den Eigenschaften von Galaxien, die wir im heutigen Universum beobachten, extrem ähnlich sind, deuten darauf hin, dass sich in seiner Zukunft nicht viel ändern wird.

C1-23152 erscheint Astronomen heute als StammgastkugelförmigGalaxie mit aOberflächenhelligkeittypisch fürelliptische Galaxienim Lokaluniversum.

ESO 325-G004 ist ein Rieseruhendelliptische Galaxie, die sich 450 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Zentrum des Galaxienhaufens Abell S0740 befindet. Aktuelle Modelle zur Galaxienentstehung basieren auf diesen Galaxien innerhalb von nur 10 Millionen Lichtjahren von der Erde entfernt imLokaluniversum, und bis vor kurzem glaubte man, dass massereiche Galaxien durch die Verschmelzung kleinerer Galaxien entstehen müssen. Wissenschaftler haben jedoch herausgefunden, dass sich viele massereiche Galaxien schnell von selbst bilden können. Wenn sich die neue Theorie im gesamten Universum bewährt, würde sie die Art und Weise verändern, wie Wissenschaftler die Galaxienentstehung sowohl im lokalen als auch im frühen Universum untersuchen und modellieren. Bild über NASA/E SA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)/ J. Blakeslee/ Washington State University.

Fazit: Eine im frühen Universum beobachtete massereiche Galaxie bildete sich schnell und von selbst, was das akzeptierte Modell, dass massereiche Galaxien immer durch Verschmelzungen kleiner Galaxien entstehen, in Frage stellt.

Quelle: Der schnelle Aufbau massereicher Galaxien des frühen Typs

Über großes binokulares Teleskop