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Blockierte Entwicklung

Warum stoppt die Sternbildung bei einigen Galaxien?

Aktive Schwarze Löcher in Galaxien haben eher einen zerstörerischen Ruf. Die Energie, die sie freisetzen, heizt Gas in ihrer Heimatgalaxie auf und sorgt teilweise sogar dafür, dass Gas aus der Galaxie „hinausgeblasen“ wird. Beides erschwert es der Galaxie, neue Sterne zu produzieren. Doch nun haben Astronomen herausgefunden, dass aktive Schwarze Löcher die Sternentstehung in einigen Fällen sogar unterstützen können – zumindest bei den Satellitengalaxien, die ihre Heimatgalaxie umkreisen.

Abell 2199
In vielen Galaxienhaufen wie hier bei Abell 2199 umkreisen mehrere kleinere Galaxien eine massereiche Zentralgalaxie. Bei solchen Satellitengalaxien ist die Sternbildung besonders oft gehemmt. © NASA/JPL-Caltech/ SDSS/NOAO

Diese unerwartete Erkenntnis erwuchs aus einer Zusammenarbeit, die letztlich auf ein Mittagspausen-Gespräch zwischen einer auf Computersimulationen spezialisierten Astronomin und einem beobachtenden Astronomen zurückging. Als solches ist es ein gutes Beispiel für die Art von informellem wissenschaftlichem Austausch, der unter den aktuellen Pandemiebedingungen deutlich schwieriger ist als vorher.

Unterdrückte Sternbildung

Astronomische Beobachtungen, bei denen ein Spektrum einer fernen Galaxie aufgenommen wird, ermöglichen eine vergleichsweise direkte Bestimmung der Geschwindigkeit, mit der jene Galaxie neue Sterne bildet. Für viele Galaxien liegen die Sternenentstehungsraten solchen Messungen nach bei eher bescheidenen Raten.

In unserer eigenen Milchstraßengalaxie werden nur ein oder zwei neue Sterne pro Jahr geboren. In anderen Galaxien gibt es kurze Ausbrüche intensiver Sternentstehungsaktivität, so genannte „Starbursts„, bei denen Hunderte von Sternen pro Jahr geboren werden. In wieder anderen Galaxien scheint die Sternentstehung unterdrückt zu sein: Solche Galaxien haben praktisch aufgehört, neue Sterne zu bilden.

Eine besondere Art von Galaxien, deren Exemplare in fast der Hälfte der Fälle in solch einem Zustand unterdrückter Sternentstehungsaktivität gefunden werden, sind sogenannte Satellitengalaxien. Solche Galaxien sind Teil einer Gruppe oder eines Haufens von Galaxien, ihre Masse ist vergleichsweise gering, und sie umkreisen eine deutlich massereichere Zentralgalaxie, ähnlich wie Satelliten die Erde umkreisen.

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Ist der „Fahrtwind“ schuld?

Seit den 1970er Jahren haben Astronomen vermutet, dass der Grund für die Unterdrückung der Sternentstehungs-Aktivität solcher Satellitengalaxien mit einer Art Fahrtwind zusammenhängen könnte: Galaxiengruppen und Galaxienhaufen enthalten nämlich nicht nur Galaxien, sondern auch heißes, dünnes Gas, das den intergalaktischen Raum ausfüllt. Läuft so eine Satellitengalaxie mit einer Geschwindigkeit von Hunderten von Kilometern pro Sekunde im Galaxienhaufen um, dann würde sie durch das dünne Gas die gleiche Art von Fahrtwind spüren wie jemand, der mit hoher Geschwindigkeit Fahrrad oder Motorrad fährt.

Die Sterne der Satellitengalaxie sind dabei viel zu klein und kompakt, um vom Fahrtwind des entgegenkommenden intergalaktischen Gases merklich beeinflusst zu werden. Aber das eigene Gas der Satellitengalaxie ist es nicht. Es würde durch das entgegenkommende heiße intergalaktische Gas durch sogenannten „Staudruck“ – Fahrtwind – entgegen der Flugrichtung aus der Satellitengalaxie herausgedrückt. Andererseits hat eine sich schnell bewegende Galaxie keine Chance, eine ausreichende Menge an intergalaktischem Gas anzuziehen, um ihr Gasreservoir wieder aufzufüllen.

Im Endeffekt verlieren Satellitengalaxien ihr Gas auf diese Weise so gut wie vollständig. Damit fehlt anschließend das Rohmaterial, das für die Sternentstehung benötigt wird, und die Sternentstehungsaktivität der Satellitengalaxie kommt zum Erliegen.

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Schwarze Löcher als Wegbereiter
Wie aktive Galaxienkerne, intergalaktische Gase und Sternbildung zusammenhängen

Blockierte Entwicklung
Warum stoppt die Sternbildung bei einigen Galaxien?

Kosmische Quallen und Galaxienkerne
Was die IllustrisTNG-Simulationen verraten

Eine Frage der Lage
Fingerzeig von Satellitengalaxien

Ausgedünnte Blasen
Wie das Schwarze Loch die Sternbildung fördert

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