Wissenschaftler fokussieren sich auf elliptische Galaxien
Elliptische Galaxien zählen zu den ältesten und massereichsten Galaxien, die heute im Universum zu beobachten sind. Das EU-finanzierte Horizont-2020-Projekt ZoomInTheDust untersuchte die frühe, durch Staub verdunkelte Phase in der Bildung elliptischer Galaxien, um die Mechanismen besser zu verstehen, die hinter der intensiven Sternbildung und deren nachfolgender Entwicklung stehen. „Die frühen Phasen der Bildung elliptischer Galaxien können am besten über längerwellige Infrarot-/ Submillimeter-Wellenlängen sondiert werden, wobei die UV-/optische Strahlung der neu gebildeten Galaxien durch Staub aufbereitet wird“, sagt Forscher Dr. Mattia Negrello. Die Initiative nutzte Beobachtungen im Submillimeter-Wellenlängenbereich, die im Rahmen der von der Cardiff University geleiteten Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey (H-ATLAS) am Herschel-Weltraumteleskop der Europäischen Weltraumorganisation durchgeführt worden waren. Bei der Erhebung wurden ferne staubige protoelliptische Galaxien identifiziert, darunter befanden sich auch Galaxien, die über den Gravitationslinseneffekt erfasst wurden. Dieses Phänomen ist das Ergebnis eines Gravitationsfelds von einem massereichen Objekt wie z. B. einer Galaxie, das passierende Lichtstrahlen, so wie von Albert Einstein in seiner Relativitätstheorie vorhergesagt, wie eine schlecht gebaute Linse krümmt. Weltraumteleskope Da verschiedene Photonen die Erde erreichen, indem Sie völlig unterschiedliche Wege um die „Linse“ nehmen, lassen sich mehrere Bilder der Hintergrundgalaxie beobachten, die manchmal verschmelzen um eine ringähnliche Struktur zu bilden, die als Einsteinring bekannt ist. Die verschiedenen Bilder sind üblicherweise maßstabsvergrößerte Versionen der Hintergrundgalaxie, sodass sich eine vergrößerte Sicht bietet. „Gravitationslinsen sind natürliche Weltraumteleskope: sie ermöglichen es uns, undeutliche ferne Galaxien zu entdecken und deren feinskalige Details zu sehen“, erklärt Dr. Negrello. „Durch eine Verstärkung der Helligkeit der Quellen und durch die Vergrößerung von deren Winkelgröße im Himmel liefern Gravitationslinsen eine vergrößerte Ansicht des fernen Universums.“ ZoomInTheDust wandte eine neue Methodik zur Identifizierung von Linsenereignissen an, die Dr. Negrello unter Verwendung der Daten aus der H-ATLAS-Erhebung validierte. Zu wichtigen Ergebnissen zählt die bis dato größte Sondierung ausgewählter Galaxien im Submillimeter-Bereich, die über den Linseneffekt erfasst wurden. Diese werden zur Untersuchung der frühen Phasen in der Bildung der massereichsten Galaxien im Universum und zur Sondierung der Eigenschaften des interstellaren Mediums im fernen Universum verwendet. Die Erkenntnisse zeigen auch, dass die hellsten Submillimeter-Galaxien im Universum Linsenereignisse sind und nicht per se superhelle „Monstergalaxien“. Hierdurch ergeben sich neue wichtige Randbedingungen für Modelle zur Galaxienbildung und -entwicklung. Wie sich Galaxien bilden Im Rahmen des Projekts wurde auch ein Code für die Modellierung ausgewählter „gelinster“ Submillimeter-Galaxien entwickelt, der erstmals die modernsten Methoden für die Linsenmodellierung und Quellenrekonstruktion erweitert, um mit interferometrischen Daten fertig zu werden. Die Interferometrie umfasst Techniken, die elektromagnetische Wellen überlagern, um das Interferenzphänomen für die Informationsgewinnung zu nutzen. Durch Anwendung des Codes auf bestehende interferometrische Daten von gelinsten H-ATLAS-Galaxien, führten die Forscher eine Neuuntersuchung bisheriger Analysen durch, um zuverlässigere Berechnungen zum Vergrößerungsfaktor dieser Galaxien und zur Größe sowie Morphologie der entsprechenden Sternbildungsregionen zu ermöglichen. Dr. Negrello meint: „Es wird davon ausgegangen, dass sich massereiche Galaxien entweder über die Kollision zweier unabhängig voneinander entstandener Galaxien oder über die konstante Ansammlung von Gas aus der Umgebung bilden. Auch wenn diese verschiedene Szenarien in der astronomischen Gemeinschaft nach wie vor Gegenstand einer überaus aktiven Debatte sind, scheint die Analyse der gelinsten H-ATLAS-Galaxien den letztgenannten Modus der Galaxienbildung zu begünstigen.“ Die Wissenschaftsgemeinde profitiert bereits von ZoomInTheDust, da die H-ATLAS-Sondierung gelinster Galaxien ausgezeichnete Ziele für laufende und zukünftige Nachfolgebeobachtungen bietet, welche die morphologischen und dynamischen Eigenschaften staubiger, sternbildender Galaxien beispiellos detailliert sondieren. „Das Projekt markiert eine neue Grenze auf dem Gebiet der Gravitationslinsenmessungen, die bislang die exklusive Domäne der optischen Astronomie sowie der Radioastronomie gewesen sind“, lautet die Schlussfolgerung von Dr. Negrello.
Schlüsselbegriffe
ZoomInTheDust, elliptische Galaxien, Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey (H-ATLAS), Gravitationslinsenmessung, Herschel-Weltraumteleskop