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Samstag, 01.10.2016
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Rätselhafte UV-Ringe um alte Galaxien

Seltsame Verjüngung galaktischer „Methusaleme“ gibt Astronomen Rätsel auf

Alte, massereiche Galaxien galten bisher als nicht mehr sehr aktiv, als „erschöpft“. Doch jetzt haben Astronomen um einige dieser galaktischen Methusaleme riesige Ringe aus ultravioletter Strahlung entdeckt. Einige dieser Ringe sind so groß, dass sie unsere Milchstraße gleich mehrfach einschließen könnten, wie die Forscher im „Astrophysical Journal“ berichten. Um solche Strukturen bilden zu können, müssen die Galaxien irgendwie eine Verjüngung erlebt haben. Wie, ist noch rätselhaft.
UV-Aufnahmen der alten Galaxien. blau = UV-Strahlung.

UV-Aufnahmen der alten Galaxien. blau = UV-Strahlung.

Ähnlich wie die Sterne in ihr durchläuft auch eine Galaxie einen Lebenszyklus: In ihrer „Jugend“ ist sie extrem aktiv, bildet viele Sterne, ab einem bestimmten Alter jedoch lässt dies stark nach und sie erzeugt kaum noch „Nachwuchs“. Das Alter einer Galaxie lässt sich dabei normalerweise an der Färbung des von ihr abgestrahlten Lichts ablesen. Junge, aktive Galaxien erscheinen in unseren Augen bläulich aufgrund des energiereichen Lichts ihrer vorwiegend jungen und massereichen Sterne. Ältere Galaxien dagegen leuchten her rötlich, sie erscheinen „alt, rot und tot“, wie Astronomen unverblümt sagen.

Alte Galaxien mit seltsamen Signalen


Doch jetzt haben Astronomen durch eine Kombination von Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble und dem ebenfalls im Orbit kreisenden Observatorium Galaxy Evolution Explorer Galaxien entdeckt, die überhaupt nicht in dieses Bild zu passen scheinen. Der Galaxy Explorer kartierte eine Himmelsregion, in der sich vor allem ältere Galaxie mit Sternen von zehn Milliarden Jahren und älter befinden, als er auf seltsame ultraviolette Signale stieß: 30 elliptische und linsenförmige Gebilde, die extrem starkes UV-Licht aussendeten, aber in denen keine Anzeichen für Sternbildung zu finden waren.

Riesige Ringe aus UV-Licht


Weil der Galaxy Explorer nicht über die nötige Auflösung verfügt, um mehr Details dieser rätselhaften Phänomene auszumachen, richteten die Astronomen auch das Weltraumteleskop Hubble auf diese Himmelsregion. Was sie dort entdeckten, schockte sie geradezu: Drei Viertel der seltsamen Galaxien waren von gewaltigen, leuchtenden Ringen aus UV-Licht umgeben. Einige erstreckten sich dabei über eine Größe von mehr als 250.000 Lichtjahren, in einigen anderen fanden sich zusätzlich spiralförmige UV-Signale.


„Etwas wie diese Ringe haben wir noch niemals zuvor gesehen”, erklärt Michael Rich, Astronom an der Universität von Kalifornien in Los Angeles. „Diese schönen und sehr ungewöhnlichen Objekte könnten uns aber etwas sehr Wichtiges über die Evolution von Galaxien verraten.“ Denn gemessen an dem rötlichen Licht, dass die Sterne dieser Rätselgalaxien aussenden, muss es sich, wie ursprünglich angenommen, um ältere Galaxien am Ende ihres Lebenszyklus handeln. Woher aber stammt dann das UV-Licht?

Rätselhafte Verjüngung


In einigen Fällen kann es zwar möglich sein, dass noch etwas energiereiche Strahlung aus der Ära der Sternbildung übrig geblieben ist, aber die meisten beobachteten Galaxien müssen irgendwoher wieder frisches Gas – das Rohmaterial der Sternenbildung - erhalten haben. „In ihrem Lebenszyklus muss jede Galaxie normalerweise den Übergang von einer aktiven, sternbildenden Galaxie zu einer ruhenden, die keine Sterne mehr bildet, durchlaufen“, erklärt Samir Salim, Erstautor der Studie und Astronom an der Universität von Indiana. „Aber es scheint möglich, dass dieser Prozess auch in die andere Richtung ablaufen kann und alte Galaxien verjüngt werden können.“

Frontalkollision unwahrscheinlich


Aber wie? Häufig bringt eine Kollision und Verschmelzung einer kleinen mit einer großen Galaxie einen frischen Schub der Sternenbildung hervor und in sehr seltenen Fällen kann dabei auch die Bildung von Ringstrukturen auftreten. Aber die Astronomen bezweifeln, dass dies hier der Fall gewesen ist. „Um eine Dichteschockwelle zu erzeugen, die Ringe wie die hier beobachteten formt, müsste eine kleinere Galaxie eine größere ziemlich genau in deren Zentrum treffen“, so Salim. „Eine solche Frontalkollision ist aber sehr selten.“ Dass diese gleich bei 30 Galaxien geschehen sein soll, wäre dann doch eher unwahrscheinlich.

Intergalaktische Gase als „Verjüngungsspritze“?


Die Astronomen gehen daher eher davon aus, dass die Verjüngung allmählich ablief, durch die Aufnahme von intergalaktischem Medium, dünnen Materiewolken im Raum zwischen Galaxien. Eine solche externe Gaszufuhr könnte, so glauben die Forscher, unter bestimmten Bedingungen durchaus auch solche Ringe erzeugen. Ein Hinweis auf solche Bedingungen wären balkenartige Strukturen im Zentrum der Galaxien.

Letztlich aber benötigen die Astronomen noch mehr Daten um eindeutig feststellen zu können, was diese Galaxien aus ihrem „Winterschlaf“ gerissen hat. Salim und seine Kollegen wollen nun unter anderem gezielt nach balkenartigen Strukturen in diesen Galaxien suchen und nach schwachen Signaturen von stellarer Aktivität. In jedem Falle aber scheint es, als wenn das alte Bild der linearen und unumkehrbaren Alterung von Galaxien nun neu gedacht werden muss.
(NASA/JPL, 16.08.2010 - NPO)
 
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