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Neue Beobachtungen eines leistungsstarken Teleskops in Chile haben Hinweise darauf ergeben, warum einige Galaxien eine frenetische Periode schneller Sterngeborenen erleben, nur um zu sehen, dass diese Sterngeborenen zukünftige Generationen von Sternen verhungern.

Wissenschaftler, die die kunstvoll benannte Bildhauergalaxie studierten, fanden heraus, dass die Sterne geboren werden und sterben. Sie blasen das reiche Gasmaterial weg, das benötigt wird, um mehr Sterne zu erschaffen, die es möglicherweise für immer aus der Galaxie schießen.

Astronomen haben die Sculptor-Galaxie, die auch als NGC 253 bekannt ist, und andere produktive Galaxien, die als Starburst-Galaxien bekannt sind, seit fast einem Jahrzehnt untersucht. Aber bis die Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) in Chile anlief, fehlte ihnen die Fähigkeit, das schwer einsehbare kalte Gas zu beobachten, das den größten Teil der galaktischen Winde ausmachte. [Erstaunliche Bilder vom Radioteleskop ALMA]

"Manchmal ist es leicht, ein schwaches Objekt zu sehen, wenn es alleine ist, aber viel schwieriger, wenn es sich inmitten eines komplexen Hintergrunds befindet", sagte Leitautor Alberto Bolatto von der University of Maryland im College Park gegenüber ProfoundSpace.org per E-Mail.

Das riesige Radioteleskop ALMA verändert das Spiel.

"Es kann kleine, schwache Details in einer hellen, komplizierten Struktur wiederherstellen", sagte Bolatto und fügte hinzu, dass es Wissenschaftlern erlaubt, das zuvor verborgene molekulare Gas zu untersuchen.

11,5 Millionen Lichtjahre von der Sonne entfernt, ist NGC 253 die nächste Starburst-Galaxie oder unsere eigene Milchstraße. Seine Position am südlichen Himmel macht es zu einem ausgezeichneten Ziel für ALMA. Das Team konnte mit nur 16 der im ersten Zyklus des Teleskops verfügbaren Antennen Fortschritte machen. Letztendlich wird ALMA 66 Antennen umfassen.

Superbläschen blasen

Sterne bilden sich aus reichem Gas, das zusammen fällt, wenn die Schwerkraft das Material komprimiert. Aber zusammen sind die jungen Stars gewalttätig. Frühere Beobachtungen der Sculptor-Galaxie enthüllten "Superbubbles", die Gasschalen um Tausende oder Zehntausende heller junger Sterne herum ausdehnten. Gasströme fließen aus den Superbläschen und wandern schließlich zu den äußeren Rändern der Galaxie.

"Diese hellen Sterne haben starke Winde, die von ihren Fotosphären kommen, die gegen die umgebende Molekülwolke drücken, aus der sie sich gebildet haben, und beginnen, eine Blase aufzublasen", sagte Bolatto.

Die Sterne leben kurze, helle Leben, die viel stärker scheinen als die Sonne, aber nur wenige Millionen Jahre dauern, bevor sie einen gewaltsamen Tod sterben. Wenn sie in einer brillanten Supernova explodieren, sorgen sie für einen starken Schub, der das Gas von ihnen wegdrückt.

"Wir denken, dass das molekulare Gas auf diese Weise seinen ersten Kick bekommt", sagte Bolatto. "Sobald es über der Ebene der Galaxie hoch ist, wird es aufgefangen und" reitet "mit dem heißen Wind."

Abhängig davon, wie weit das Gas reist und wie schnell es wird, kann es sich im galaktischen Halo wiederfinden, dem diffusen ausgedehnten Material, das die Galaxien umgibt. Schließlich fällt das Gas zurück ins Innere der Galaxie, wo es in Sterne verwandelt werden kann. Aber es könnte Millionen von Jahren dauern, bis er wiederkommt.

Schnell genug Winde könnten das Material vollständig aus der Galaxie tragen und den Treibstoff für die nächste Generation für immer unerreichbar machen.

Die heißen ionisierten Winde, die aus Galaxien wie NGC 253 strömen, leuchten hell, und Wissenschaftler untersuchen sie seit fast einem Jahrzehnt. Aber diese Winde sind dürftig und können die Massenastronomen, die verdächtigt wurden, nicht tragen.

"Molekulare Winde können viel kälter - zehn Grad Kelvin - und dichter sein, und als Konsequenz können sie viel Masse bewegen", sagte Bolatto.

Die kalten Winde waren schwächer als ihre heißeren Begleiter und erforderten ein Instrument wie ALMA. Frühere Arbeiten über die Galaxie deuteten auf einen kalten Gaswind hin, der es zu einem hervorragenden Studienobjekt machte.

Die Forschung wird in der Online-Version der Zeitschrift Nature am 24. Juli ausführlich beschrieben.

Die fehlende Masse

Der schnelle Gasverlust könnte helfen, ein kosmisches Geheimnis zu erklären. Laut Simulationen der Evolution des Universums sollten mehr massereiche Galaxien existieren, als Wissenschaftler beobachtet haben. Bei genügend kaltem molekularen Gas würde die Sternentstehung selbst in den produktivsten Galaxien schneller ablaufen, als wenn sie Zugang zum ursprünglichen Material hätten. [Star Quiz! Teste deine stellaren Smarts]

Bei der Untersuchung der Kohlenmonoxidmoleküle in NGC 253 konnten Bolatto und sein Team feststellen, dass sogar neun Sonnenmassen - die neunfache Sonnenmasse - aus den sternbildenden Regionen strömten. Bei einer solchen Geschwindigkeit würde die Galaxie innerhalb der nächsten 60 Millionen Jahre ihren Gasvorrat durchbrennen.

Gefangen in einer bösartigen Schleife beschleunigen die Sterne ihren Weg durch ihre schnelle Formationszeit. Wenn die Sternentstehung zunimmt, wird mehr Gas ausgestoßen. Wenn genügend Material entfernt wird, wird sich die Geschwindigkeit der Sternentstehung verlangsamen, ebenso wie die Menge an kaltem Gas, das aus dem System geworfen wird.

"Aber bis dahin wird der Schaden angerichtet sein", sagte Bolatto. "Ein Großteil des Materials, das ansonsten in die Entstehung von Sternen hätte einfließen können, wird sich auf dem Weg zum Halo der Galaxie befinden oder es verlassen. So werden sich diese Sterne nie oder viel später bilden und das Wachstum von Galaxien verlangsamen die stellare Masse dieser Galaxie. "

Heute verfügt das ALMA-Observatorium über 66 12- und 7-Meter-Teleskope, und Bolatto und sein Team haben bereits Zeit für das vollständige Teleskop, um weitere Beobachtungen auf NGC 253 durchzuführen. Sie wollen auch andere Galaxien untersuchen, die wahrscheinlich kalte molekulare Winde aufweisen .

"Meine Mitarbeiter und ich würden gerne verstehen, wie das Universum so geworden ist, wie es heute ist", sagte er. "Dazu muss man besser verstehen, wie sich Galaxien formen und entwickeln."