Drachen

Galaxien

Von: Monica Young 24. Juli 2023 0

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Es ist eine Herausforderung, eine lange, gerade Kette aus Gas- und Sternentstehungsknoten zu erklären.

Eine 600 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie im Sternbild Wassermann scheint Gas in einer 1,2 Millionen Lichtjahre langen Kette hinter sich zu lassen. Es ist der längste galaktische Schweif, der jemals in Bildern mit sichtbarem Licht gefunden wurde, und er stellt die Astronomen vor ein gewisses Rätsel.

Dennis Zaritsky (Steward Observatory) hat nicht zuerst nach einem solchen Schweif gesucht. Er führte eine Untersuchung nach ultradiffusen Galaxien durch, schwachen Galaxien mit mysteriöser Vergangenheit, die bis vor Kurzem weitgehend der Entdeckung entgangen waren. Dank technologischer Fortschritte ist es nun möglich, einige der schwächsten Objekte im Universum abzubilden. Doch auf der Suche nach diesen schwachen Galaxien fand Zaritsky etwas ganz anderes.

Um die Entdeckung einer ultradiffusen Galaxie bei ihrer Durchmusterung zu bestätigen, mussten Zaritsky und andere Mitglieder seines Teams jeden Kandidaten manuell untersuchen. „Oft hilft es, das Bild herauszuzoomen und sich ein besseres Bild von der Gesamtumgebung zu machen“, erklärt er. „Im Fall des Drachens war sofort klar, dass wir ein faszinierendes Objekt hatten.“

Der Kite, der wegen seines Aussehens so genannt wird, ist eine scheibenförmige Galaxie, die auf der Kante steht und aussieht, als würde sie Gas in einer langen, schmalen und erschreckend geraden Linie über den Himmel ziehen. Die Linie ist einseitig und hat keinen „Partner“ auf der anderen Seite der Galaxie (wie man es von Jets erwarten könnte, die von Schwarzen Löchern angetrieben werden).

Trotz der großen Raumausdehnung gibt es keine Biegungen, Krümmungen oder Wackelbewegungen in der „Schnur“ des Kites. Überall entlang der Schnur gibt es jedoch Knoten neugeborener Sterne. Zaritskys Team nahm Spektren auf, um zu bestätigen, dass alle Knoten und Gase im Schweif, einschließlich einer kleinen Galaxie, die ursprünglich als ultradiffuse Kandidatin galt (Spitzname Kite A), alle in der gleichen Entfernung von der Erde liegen und daher nicht einfach so sind zufällige Ausrichtungen am Himmel. Die Entdeckung wird in der Septemberausgabe der Monthly Notices for the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

Zaritskys Team begann mit zwei möglichen Erklärungen für die Saite des Drachens und verwarf fast sofort die offensichtlichste Erklärung: Wind. Wenn der Drachen eine gasreiche Galaxie wäre, die sich durch ein gasreiches Medium bewegt, würde er den Wind genauso spüren, wie ein Fahrradfahrer den Wind im Gesicht spürt, selbst an einem ruhigen Tag. Der durch die Bewegung der Galaxie erzeugte Wind würde ihr Gas abstreifen. Solche „Quallen“-Galaxien wurden schon früher gesehen, allerdings sind ihre Schweife nicht ganz so lang wie die der Kite-Galaxien. Aber der Drachen selbst hat nicht viel Gas und seine Umgebung auch nicht, daher funktioniert diese Erklärung nicht.

Die verbleibende Option ist einfache Schwerkraft: Wenn der Drachen mit einer Satellitengalaxie gekämpft hätte, hätte er möglicherweise einen Schweif seines Gases abstreifen können. Tatsächlich könnte der Satellit derjenige gewesen sein, den wir jetzt als Kite A sehen.

Dieses Szenario hat jedoch einige Nachteile. Der wichtigste besteht darin, dass es das erfordert, was die Astronomen eine „zufällige Orientierung“ nennen. Wenn zwei Galaxien interagieren, zieht die Schwerkraft normalerweise sogenannte Gezeitenschweife auf beiden Seiten der Galaxien heraus, und diese Schweife folgen der Ellipse der ursprünglichen Umlaufbahn. Damit wir eine gerade Linie sehen können, müssen wir eine Kollision sehen, die senkrecht zur Himmelsebene stattfand, ausgerichtet auf die nahezu kantige Scheibe des Drachens. (Und wenn das der Fall ist, könnte der Schwanz sogar noch länger sein, als es den Anschein macht!)

Darüber hinaus muss die Kollision angesichts der anhaltenden Sternentstehung im Schweif vor Kurzem und mit überraschend hoher Geschwindigkeit stattgefunden haben. (Die Tatsache, dass der Gasstrom so lang und schmal ist, unterstützt die Idee einer neueren Formation – wenn er alt wäre, müsste er mehr Störungen aufweisen.) Das Team vermutet, dass es Kite A war, der den Kite mit einer Geschwindigkeit von 460 traf km/s oder 1 Million Meilen pro Stunde, bevor es das System verlässt. Mittlerweile ist er mehr als 500.000 Lichtjahre entfernt.

Wenn sich dieses Kollisionsszenario bewahrheitet, ist das Heck des Drachens nicht nur aus Kuriosität interessant, sondern auch wegen seiner weitreichenden Auswirkungen. In den letzten Jahren haben Astronomen eine Reihe von Galaxien gefunden, die auf mysteriöse Weise frei von dunkler Materie zu sein scheinen. Ihr Ursprung ist umstritten, aber eine galaktische Kollision könnte eine Möglichkeit sein, sie herzustellen. Es wird erwartet, dass die Klumpen entlang des Gasschweifs alle frei von Dunkler Materie sind, selbst diejenigen, die Sterne bilden.

Es gebe noch viel zu tun, sagt Zaritsky. Ein merkwürdiges Merkmal einiger Galaxien ohne dunkle Materie sind ungewöhnlich leuchtende Sternhaufen, die als Kugelsternhaufen bekannt sind. Das Team hat vorgeschlagen, die Region mit dem Hubble-Weltraumteleskop zu beobachten, um nach diesen um Kite A und den anderen Klumpen entlang des Schwanzes zu suchen. Darüber hinaus verfügen sie über zusätzliche Informationen zur Gasverteilung, die noch analysiert werden müssen.

Mireia Montes (Institut für Astrophysik der Kanarischen Inseln, Spanien), die nicht an der Studie beteiligt war, sagt, eine kürzliche Kollision scheine eine gute Erklärung für das zu sein, was sie sehen. „Allerdings“, fügt sie hinzu, „waren Simulationen erforderlich, um zu beurteilen, ob ein Szenario wie das vorgeschlagene tatsächlich möglich ist.“ Zaritsky stimmt zu, weist jedoch darauf hin, dass solche Arbeiten außerhalb des Fachwissens seiner Gruppe liegen. „Irgendwann“, sagt er, „müssen wir einige numerische Simulationen möglicher Dreikörperereignisse durchführen, um zu sehen, ob wir dieses System reproduzieren können.“

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