Eine Möglichkeit, wie massereiche Sterne, die mindestens zehnmal größer als die Sonne sind, ihr Ende erreichen, ist eine Supernova – eine gewaltige Explosion, die dadurch verursacht wird, dass dem Kern des Sterns der Treibstoff ausgeht.
Eine Folge einer Supernova ist die Entstehung galaktischer Winde, die eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Sternentstehung spielen. Obwohl galaktische Winde bereits in mehreren nahegelegenen Galaxien beobachtet wurden, hat ein Team von Wissenschaftlern dieses Phänomen nun erstmals direkt in einer großen Population von Galaxien im fernen Universum beobachtet, und zwar zu einem Zeitpunkt, als sich Galaxien in einem frühen Stadium ihrer Entstehung befanden.
Rückmeldung
Laut dem Hauptautor der Studie, Yucheng Guo vom Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, sind galaktische Winde ein wichtiger Teil der Galaxienentwicklungsmodelle.
„Man ging davon aus, dass es galaktische Winde geben sollte, die das Wachstum von Galaxien regulieren können. Allerdings war es sehr schwierig, diese Winde direkt zu beobachten. Mit unserer Studie zeigen wir, dass im frühen Stadium des Universums jede normale Galaxie solche Winde hatte“, sagte Guo.
Laut Guo sind galaktische Winde ein wichtiger Teil des sogenannten Rückkopplungsprozesses, der für unser Verständnis der Galaxienentwicklung wichtig ist. „Galaktische Winde entstehen als Folge der Sternentstehungsaktivität. Diese Winde injizieren viel Energie und Impuls in das Gas, wodurch es entsteht [being] aus der Galaxie vertrieben. Wenn in der Galaxie nicht genügend Gas vorhanden ist, stoppt die Sternentstehung. Dies wird als Feedback-Prozess bezeichnet“, sagte er.
Laut Guo ermöglichen galaktische Winde auch den Austausch von Materie zwischen Galaxien und ihrer Umgebung. „Jede Galaxie ist von einem Gashalo umgeben. Galaxien können sowohl Gas ausatmen als auch einatmen“, sagte Guo.
Schwer zu sehen
Er sagte, dass es traditionell sehr schwierig sei, galaktische Winde zu beobachten, da die Gashalos fast transparent seien.
Guo und sein Team haben diese Hürde überwunden, indem sie das Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)-Instrument am Very Large Telescope eingesetzt haben. „Das Instrument ist in der Lage, Galaxien bei einer Rotverschiebung z ≈ 1 zu beobachten, was 7 Milliarden Jahren der kosmischen Entwicklung entspricht.“ Guo sagte, bei dieser Wellenlänge sei das MUSE-Instrument in der Lage, die Emission von Magnesiumatomen in den galaktischen Winden zu erkennen und direkt zu beobachten.
Er sagte, das andere wichtige Merkmal der Forschung sei, dass es ihnen gelungen sei, die galaktischen Winde in mehr als 100 Galaxien zu beobachten. „Es ist uns auch gelungen, die durchschnittliche Form dieser Winde zu erkennen, die einer Eistüte ähnelt“, sagte er.
Guo sagte, die direkte Beobachtung der galaktischen Winde außerhalb des lokalen Universums sei der erste Schritt ihrer Forschung. „Wir wissen immer noch nichts über ihre physikalischen Eigenschaften wie Größe, Leistung und auch darüber, wie sie sich mit der Zeit und in verschiedenen Arten von Galaxien verändern.“
Nature, 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-06718-w
Dhananjay Khadilkar ist ein in Paris lebender Journalist.