Galaxienhaufen sind die größten Räume im Universum und enthalten Hunderte oder sogar Tausende von Galaxien. In der dichten und unwirtlichen Umgebung dieser Cluster interagieren Galaxien aktiv, was die Bildung von Sternen beenden oder verlangsamen kann. Astronomen wollen wissen warum.
Galaxien sterben in den extremsten Ecken des Universums. Ihre Sternentstehung hört auf und Astronomen wollen wissen warum.
Die Teilnehmer eines großen Projekts unter der Leitung der Kanadier hoffen, dies zu tun. Bei ihrer Arbeit werden sie eines der modernsten Teleskope verwenden. Das neue Programm heißt VERTICO und soll detailliert untersuchen, wie die Umwelt ihre Galaxien tötet.
Als wissenschaftlicher Leiter dieses Programms leite ich ein Team von 30 Spezialisten, die mithilfe des Large Atacam Millimeter Complex (ALMA) hochauflösenden molekularen Wasserstoff in einem gasförmigen Zustand in 51 Galaxien aus dem nächstgelegenen Galaxienhaufen namens Virgo Cluster aufzeichnen.
Der 1,4 Milliarden US-Dollar teure Atacama-Komplex wurde 2013 in Betrieb genommen. Es handelt sich um eine Antennenanordnung mehrerer miteinander verbundener Radioteleskope, die in einer Höhe von 5.000 Metern in der Atacama-Wüste im Norden Chiles installiert sind. Es ist das Ergebnis internationaler Partnerschaften zwischen Europa, den USA, Kanada, Japan, Südkorea, Taiwan und Chile. Als größtes bodengestütztes astronomisches Projekt, das derzeit in Betrieb ist, ist ALMA der fortschrittlichste Millimeterwellenteleskopkomplex. Es ist ideal für die Untersuchung von Clustern aus dichtem, kaltem Gas, aus denen sich neue Sterne bilden, da dieses Gas im sichtbaren Teil des Spektrums nicht sichtbar ist.
Die ehrgeizigen Forschungsprogramme von ALMA wie VERTICO zielen darauf ab, strategische wissenschaftliche Probleme anzugehen, die zu großen Fortschritten und Durchbrüchen auf diesem Gebiet führen.
Galaxienhaufen
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Die Art und Weise, wie Galaxien im Universum leben, wie sie mit ihrer intergalaktischen Umgebung und untereinander interagieren, hat einen großen Einfluss auf ihre Fähigkeit, Sterne zu bilden. Die Frage, wie genau dieser intergalaktische Raum das Leben und den Tod von Galaxien vorbestimmt, bleibt jedoch unbeantwortet.
Galaxienhaufen sind die massereichsten und größten Räume im Universum und enthalten Hunderte oder sogar Tausende von Galaxien. Wo Masse ist, ist Schwerkraft. Und die kolossalen Gravitationskräfte in den Clustern beschleunigen Galaxien auf enorme Geschwindigkeiten, oft Tausende von Kilometern pro Sekunde, und erwärmen das Plasma im intergalaktischen Raum auf so hohe Temperaturen, dass es beginnt, Röntgenstrahlen zu emittieren.
In der dichten und unwirtlichen Umgebung dieser Cluster interagieren Galaxien aktiv mit ihrer Umgebung und untereinander. Diese Wechselwirkung könnte die Sternentstehung beenden oder verlangsamen.
Die Hauptaufgabe der Teilnehmer des gemeinsamen VERTICO-Programms besteht darin, zu verstehen, welche Kühlmechanismen die Bildung von Sternen stoppen und wie sie dies tun.
Lebenszyklus von Galaxien
Wenn Galaxien in ihren Clustern zusammenbrechen, kann intergalaktisches Plasma ihr Gas in einer heftigen Reaktion, die als Gezeitenentfernung bezeichnet wird, schnell entfernen. Wenn der sternbildende Brennstoff entfernt wird, tötet er im Wesentlichen die Galaxie und verwandelt sie in ein totes Objekt, in dem keine Sterne mehr gebildet werden.
Darüber hinaus kann die hohe Temperatur der Cluster die Abkühlung heißer Gase und deren Verdickung stoppen, auf deren Grundlage Galaxien entstehen. In diesem Fall wird das Gas in der Galaxie nicht aktiv von der Umwelt entfernt, sondern als Sternform verbraucht. Dieser Prozess führt zu einer langsamen, aber unaufhaltsamen Beendigung der Sternentstehung. Diese Kündigung hat einen ziemlich seltsamen und schmerzhaften Namen: Erschöpfung oder Erstickung.
Diese Prozesse können auf unterschiedliche Weise ablaufen, aber jeder von ihnen hinterlässt eine einzigartige und identifizierbare Spur im Gas, das die Sterne der Galaxie bildet. Eine der Hauptaufgaben des VERTICO-Programms besteht darin, diese Spuren zusammenzufügen und ein Bild davon zu erstellen, wie Cluster Veränderungen in Galaxien verursachen. Basierend auf den Ergebnissen langjähriger Arbeiten zur Erforschung der galaktischen Evolution und des Einflusses der intergalaktischen Umgebung darauf wollen wir neue, sehr wichtige Rätsel lösen.
Ideales Forschungsgebiet
Der Virgo Cluster ist ein idealer Ort für eine solch detaillierte Erkundung des Weltraums. Dies ist der uns am nächsten gelegene große Galaxienhaufen, der sich gerade bildet. Dies bedeutet, dass wir eine statische Ansicht von Galaxien in verschiedenen Stadien ihres Lebenszyklus erhalten können. Auf diese Weise können wir ein detailliertes Bild davon erstellen, wie die Sternentstehung in Galaxien unterbrochen wird.
Galaxien im Virgo-Cluster werden bei fast allen Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums beobachtet (z. B. Radiowellen, optische Wellen, ultraviolettes Licht). Wir können das sternbildende Gas (es wird im Millimeterbereich durchgeführt) jedoch noch nicht mit der erforderlichen Genauigkeit und Auflösung beobachten. VERTICO wird als eines der größten galaktischen ALMA-Explorationsprogramme hochauflösende Karten von molekularem Wasserstoffgas (Brennstoff für die Sternentstehung) für 51 Galaxien erstellen.
Nachdem wir Daten aus dieser großen Galaxienprobe im Atakam-Komplex erhalten haben, können wir genau verstehen, welcher Abkühlungsmechanismus - Gezeitenentfernung oder Erschöpfung - Galaxien in extremen Umgebungen tötet und wie.
Durch die Kartierung von sternbildendem Gas in Galaxien, die unwiderlegbare Beispiele für Umweltkühlung sind, werden VERTICO-Mitglieder unser Verständnis darüber erweitern, wie sich Galaxien in diesen am gesättigtsten Regionen des Universums bilden und entwickeln.
Toby Brown
