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Student könnte Rätsel um ausbleibende Sternbildung in isolierten Galaxien gelöst haben
Kleine, isolierte Galaxien verfügen meist noch über Gas, aus dem neue Sterne entstehen. Drei lichtschwache Zwerggalaxien im Umfeld der Spiralgalaxie M101 zeigen dagegen keine messbaren Hinweise auf jüngere Sternenbildung. Möglicherweise haben sie ihr Gas bei einer früheren Annäherung an eine größere Galaxie verloren und wurden anschließend wieder nach außen geschleudert.
Berkeley (U.S.A.). Zwerggalaxien sind kleine Sternsysteme, die entweder größere Galaxien umkreisen oder vergleichsweise ungestört im Raum stehen. Während die Begleiter massereicher Galaxien häufig kaum noch neue Sterne hervorbringen, bleibt die Sternbildung in isolierten Zwerggalaxien meist erhalten. Denn fern von großen Nachbarn wird ihnen das dafür nötige Gas seltener durch äußere Einflüsse entzogen.
Eine mögliche Erklärung für Ausnahmen liefern sogenannte Backsplash-Galaxien. Nach kosmologischen Simulationen geraten solche kleinen Systeme zunächst in die Umgebung einer massereichen Galaxie und verlassen sie später auf weiten Bahnen wieder. Bei der Begegnung könnten sie Gas verlieren und deshalb selbst in scheinbarer Isolation keine Sterne mehr bilden.
Der Astronom Julian Shapiro hat drei mögliche Beispiele dieser bislang schwer nachweisbaren Population identifiziert. Er begann die Untersuchung als Schüler der Dalton School in New York und studiert inzwischen an der University of California, Berkeley (UC Berkeley). Für die Suche kombinierte er Archivaufnahmen und eigene Nachbeobachtungen mit Schätzungen der räumlichen Lage der Galaxien.
„Zwerggalaxien kommen sowohl einzeln als auch als Satelliten größerer Galaxien wie unserer Milchstraße vor“, erklärt Julian Shapiro.
Die drei Objekte Shapiro DG-I, DG-II und DG-III zeigen sich in tiefen Aufnahmen der Hyper Suprime-Cam am Subaru-Teleskop und des Canada-France-Hawaii Telescope. Ihr Abstand von M101 beträgt am Himmel umgerechnet etwa 289 bis 329 Kiloparsec, während der übliche Satellitenbereich einen Radius von rund 250 Kiloparsec erreicht. Diese Werte beschreiben allerdings nur die projizierte Entfernung und nicht den tatsächlichen Abstand im Raum.
Die vorläufigen Schätzungen der Entfernungen zur Erde liegen bei 4,2, 6,2 und 8,0 Millionen Parsec. Gerade bei den ersten beiden Objekten sind die Unsicherheiten groß, weshalb die tatsächliche räumliche Anordnung bislang offenbleibt. M101 selbst ist ungefähr 6,7 Millionen Parsec von der Erde entfernt.
Hinweise auf junge Sterne fand Shapiro bei keinem der drei Objekte. Der Galaxy Evolution Explorer (GALEX) registrierte keine zugehörige Ultraviolettstrahlung, wie sie bei ausgeprägter Sternbildung in den vergangenen rund 100 Millionen Jahren zu erwarten wäre. Für zwei Galaxien begrenzen außerdem Radiodaten die Menge neutralen Wasserstoffs. Damit passen die Beobachtungen zu sehr niedrigen jüngeren Sternbildungsraten, ohne eine völlig erloschene Sternbildung zweifelsfrei nachzuweisen.
„Isoliert sollten diese Galaxien weiterhin Sterne bilden, weil keine größeren Galaxien in ihrer Nähe sind, die ihnen das für die Sternbildung nötige Gas entziehen könnten. Die von mir entdeckten Galaxien widersprechen jedoch dieser Regel. Meine Arbeit argumentiert, dass es sich um einige der ersten räumlich aufgelösten Kandidaten für sogenannte Backsplash-Galaxien handeln könnte, also Galaxien, die einst nahe an einem großen Nachbarn vorbeizogen, dabei durch dessen Druck Gas verloren und anschließend wieder nach außen geschleudert wurden“, erklärt Julian Shapiro.
Die Spiralgalaxie M101 kommt als früherer massereicher Nachbar infrage, der den Zwerggalaxien das Gas entzogen haben könnte. Die Studie kann ihre vergangenen Bahnen allerdings nicht rekonstruieren, weil die räumlichen Entfernungen bislang nur vorläufig aus Schwankungen der Oberflächenhelligkeit geschätzt sind. Außerdem ist denkbar, dass den Galaxien Gas beim Durchqueren dichterer Regionen des kosmischen Netzes entzogen wurde.