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Galaxien einer fernen Gruppe enthalten offenbar weniger Sternengas
In der sieben Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxiengruppe COSMOS-Gr30 scheint der Rohstoff für neue Sterne ungewöhnlich knapp zu sein. Messungen an 17 Mitgliedern deuten darauf hin, dass sie im Mittel nur etwa 20 bis 40 Prozent des erwarteten molekularen Gases besitzen. Der Befund könnte erklären, wie dichte kosmische Umgebungen die Sternbildung bremsen.
Paris (Frankreich). Sterne entstehen in kalten, dichten Gaswolken, deren Wasserstoffmoleküle den Rohstoff für die Bildung neuer Sonnen liefern. Wie viel von diesem molekularen Gas eine Galaxie enthält, entscheidet mit darüber, wie lange sie neue Sterne hervorbringen kann. In dicht besiedelten Galaxiengruppen kann dieser Vorrat durch Wechselwirkungen mit anderen Mitgliedern oder dem umgebenden Gas verändert werden.
Für die Entwicklung des Universums ist dieser Einfluss wichtig, weil viele Galaxien nicht isoliert, sondern in Gruppen leben. Wenn Galaxien dort ihre Gasreserven verlieren oder keine frische Materie mehr erhalten, kann ihre Sternbildung allmählich abnehmen. Direkte Messungen des kalten Gases in solchen Gruppen sind jedoch für die Zeit vor mehreren Milliarden Jahren bislang selten.
Forscher der Université de Strasbourg um Dr. Jonathan Freundlich haben dazu die Galaxiengruppe COSMOS-Gr30 untersucht, die rund sieben Milliarden Lichtjahre entfernt liegt. Sie gehört zu einer dichten Region an der Kreuzung mehrerer Filamente des kosmischen Netzes und umfasst mindestens 44 bekannte Galaxien. In einem Ausschnitt der Gruppe erfasste das Team die Gasvorräte von 17 Mitgliedern.
Zum Einsatz kamen der Radioteleskopverbund Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) in Frankreich und ein 30-Meter-Teleskop in Spanien, beide vom Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM) betrieben. Anhand der Strahlung von Kohlenmonoxid schätzte das Team die Menge des schwer direkt nachweisbaren molekularen Wasserstoffs. Nur bei vier Galaxien war ein klares Signal zu erkennen, bei den übrigen 13 ließen sich Obergrenzen bestimmen.
Um trotzdem das durchschnittliche Gasreservoir der Gruppe abzuschätzen, kombinierten die Wissenschaftler die Signale der 17 Mitglieder statistisch. Dieser gemeinsame Messwert entsprach je nach Vergleich nur etwa 20 bis 40 Prozent des Werts, den bekannte Zusammenhänge für vergleichbare sternbildende Galaxien erwarten lassen. Einzelne Mitglieder besitzen allerdings durchaus normale Gasvorräte.
Bereits frühere Beobachtungen hatten eine ausgedehnte Wolke aus ionisiertem Gas zwischen acht eng benachbarten Gruppenmitgliedern sichtbar gemacht. Sie könnte Material enthalten, das aus Galaxien herausgelöst oder hinausgetrieben wurde. Das wäre ein möglicher Zusammenhang zwischen der dichten Umgebung und den geringeren Reserven im Inneren der Galaxien.
Die neue Suche nach kaltem molekularem Gas in dieser Wolke ergab dagegen keinen eindeutigen Nachweis. Aus der fehlenden Emission ließ sich lediglich eine Obergrenze von rund 20 Milliarden Sonnenmassen für dieses Material zwischen den Galaxien ableiten. Der größte Teil der bereits bekannten Gaswolke dürfte deshalb nicht in der kalten, unmittelbar sternbildenden Form vorliegen.
Denkbar ist, dass Begegnungen zwischen Galaxien Gas durch Gezeitenkräfte abziehen oder dass die Bewegung durch das umgebende Medium Gas aus ihren Scheiben entfernt. Auch eine ausbleibende Zufuhr frischen Materials könnte die Vorräte mit der Zeit schrumpfen lassen. Welcher dieser Prozesse in COSMOS-Gr30 tatsächlich entscheidend ist, lässt sich aus den Beobachtungen bislang nicht bestimmen.
Zudem sind die statistischen Unsicherheiten des Gasvergleichs beträchtlich, und die Messungen betreffen nur eine einzelne Galaxiengruppe. Die ermittelten Zeiten, in denen das vorhandene Gas bei der aktuellen Sternbildungsrate aufgebraucht wäre, liegen im Rahmen der Vergleichswerte. Ein unmittelbarer Stillstand der Sternbildung ist aus dem Gasdefizit deshalb nicht abzuleiten.