Eine bahnbrechende Studie verändert unser Verständnis der frühen Galaxienentstehung

Wissenschaftler beobachteten eine große Menge an kaltem, neutralem Gas in den äußeren Regionen des Zentrums einer frühen Galaxie, was darauf hindeutet, dass dieser Teil der Entwicklung einer Galaxie komplexer sein könnte als bisher angenommen, eine Presseerklärung enthüllt.

Die Beobachtungen der jungen Galaxie A1689-zD1, die mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ALMA gemacht wurden, zeigten auch Ausflüsse von heißem Gas aus dem galaktischen Zentrum.

Das James-Webb-Teleskop wird bald mit neuen Beobachtungen der jungen Galaxie folgen und beispiellose Einblicke in die frühe Galaxienentstehung geben.

Die Geheimnisse des frühen Universums aufdecken

Die Ergebnisse, skizziert in einem Artikel in Das Astrophysikalische Journal, werfen ein neues Licht auf den Prozess der galaktischen Evolution und helfen uns dabei, den Prozess zu verstehen, durch den die Milchstraße zu der komplexen spiralförmigen Struktur wurde, die sie heute ist.

„A1689-zD1 befindet sich im sehr frühen Universum – nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall. Dies ist die Ära, in der sich Galaxien gerade erst zu bilden begannen“, sagte Hollis Akins, ein Student der Astronomie am Grinnell College und derHauptautor des neuen Papiers.

„Was wir in diesen neuen Beobachtungen sehen, ist ein Beweis für Prozesse, die zur Entwicklung dessen beitragen könnten, was wir normale Galaxien nennen, im Gegensatz zu massereichen Galaxien“, fuhr Akins fort. „Noch wichtiger ist, dass diese Prozesse solche sind, die wir vorher nicht gemacht habenglauben, auf diese normalen Galaxien angewendet zu werden."

Das Team verwendete den unglaublich empfindlichen Band-6-Empfänger von ALMA, um sich auf einen Halo aus Kohlenstoffgas zu konzentrieren, der sich weit über das Zentrum der Galaxie hinaus erstreckt. Dieser Halo-Typ ist in frühen Galaxien üblich und könnte Beweise für eine fortschreitende Sternentstehung sein.

„Das Kohlenstoffgas, das wir in dieser Galaxie beobachtet haben, findet sich typischerweise in den gleichen Regionen wie neutrales Wasserstoffgas, wo sich auch neue Sterne bilden“, sagte Akins. „Wenn das bei A1689-zD1, der Galaxie, der Fall istist wahrscheinlich viel größer als bisher angenommen. Es ist auch möglich, dass dieser Halo ein Überbleibsel früherer galaktischer Aktivitäten ist, wie Verschmelzungen, die komplexe Gravitationskräfte auf die Galaxie ausübten, was zum Ausstoß von viel neutralem Gas in diese großen Entfernungen führte.

Akins sagt, dass die frühe Entwicklung der Galaxie wahrscheinlich so oder so sehr dynamisch war. Darüber hinaus glaubt das Team, dass der zuvor unbeobachtete Befund häufig und auf viele andere Galaxien anwendbar ist.

James Webb wird bald mehr verraten

Dies könnte erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis der galaktischen Formation haben, insbesondere da die junge Galaxie A1689-zD1 erstmals von beobachtet wurde das Hubble-Weltraumteleskop bevor die Radiobeobachtungen von ALMA die neuen Details aufdeckten. Die Beobachtungen von ALMA wiederum wurden durch Gravitationslinsen unterstützt, eine Technik, mit der Teleskope auf Bereiche in der Nähe großer Himmelskörper gerichtet werden, um die Lichtverzerrung zu nutzen, um noch weiter ins Universum zu blicken. DiesTechnik ermöglichte es den Wissenschaftlern in der neuen Studie, das Bild neunmal stärker vergrößert zu beobachten als bei früheren Beobachtungen.

„Die Emission des Kohlenstoffgases in A1689-zD1 ist viel ausgedehnter als das, was mit dem Hubble-Weltraumteleskop beobachtet wurde, und dies könnte bedeuten, dass frühe Galaxien nicht so klein sind, wie sie erscheinen“, sagte Seiji Fujimoto, Postdoktorand beiCosmic Dawn Center des Niels-Bohr-Instituts und Co-Autor der Studie.

„Wenn frühe Galaxien tatsächlich größer sind, als wir bisher angenommen hatten, hätte dies einen großen Einfluss auf die Theorie der Galaxienentstehung und -entwicklung im frühen Universum“, fügte Fujimoto hinzu.

Die Wissenschaftler glauben, dass ihre Forschung zu einer spannenden Arbeit beiträgt, die zeigt, dass das frühe Universum viel komplexer ist als bisher angenommen. Spektroskopie- und Infrarotbeobachtungen von A1689-zD1 sind für Januar 2023 mit der NIRSpec Integral Field Unit IFU geplant und NIRCam an das James-Webb-Weltraumteleskop, das in diesem Sommer seine ersten wissenschaftlichen Beobachtungen machen soll. Die neue Forschung könnte dazu beitragen, unser Verständnis der Galaxienentstehung und der Entstehung unseres Planeten vollständig zu verändern.