Ausgelöschte Galaxien im frühen Universum

In jüngster Zeit wurde den vom JWST im frühen Universum entdeckten massereichen, aktiven Galaxien große Aufmerksamkeit geschenkt. Aber im Gegensatz zu diesen aktiven Galaxien waren einige Galaxien, die das JWST entdeckt hat, ungewöhnlich ruhig und zeigten kaum oder gar keine aktive Sternentstehung.

Dies ist überraschend, da das frühe Universum eine größere Dichte an Galaxien aufwies, was zu mehr Wechselwirkungen und damit zu mehr Sternentstehung führte. Die Entdeckung von Galaxien, in denen die Sternentstehung so früh zum Stillstand gekommen ist, hat Astronomen dazu gebracht, über die Frage zu rätseln, wie man eine Galaxie töten kann?

Diese Frage ist nicht neu. Sogar im relativ nahen Kosmos gibt es Galaxien, deren Sternentstehung oft innerhalb kurzer Zeit zum Stillstand gekommen ist. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Verteilung der aktiven Sternentstehung in Galaxien nicht gleichmäßig ist. Vielmehr scheinen Galaxien entweder aktiv oder tot zu sein, mit weniger Galaxien dazwischen. Dies deutet darauf hin, dass es einen Mechanismus gibt, der die Sternentstehung schnell stoppt, im Gegensatz zu einem langsamen Tod einer Galaxie aufgrund passiven Materialmangels.

Astronomen, die die Mechanismen dahinter untersuchen, haben zwei Hauptverdächtige in Betracht gezogen: aktive galaktische Kerne (AGN) und Supernovae. In beiden Fällen würden diese energiereichen Ereignisse das interstellare Medium erhitzen, wodurch die Bedingungen in potenziellen Sternentstehungsregionen zu warm würden, um zu kondensieren. Tatsächlich ist die Dichte, die erforderlich ist, damit ein Nebel kollabiert (bekannt als Jeans-Dichte), besonders temperaturempfindlich.

Aber a neue Studie gepostet an die arXiv Der Preprint-Server untersucht, ob Supernovae dafür verantwortlich sein können, dass Galaxien im frühen Universum still werden. Diese Forschung unterscheidet sich von früheren Studien, da die Sternentstehungsrate von mehreren Faktoren abhängt, einschließlich der chemischen Zusammensetzung, die sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt hat und dem Universum mehr schwere Elemente hinzufügt. Daher sind frühere Studien, die das Auslöschen im nahen Universum erklären, möglicherweise nicht auf frühe Galaxien anwendbar.

Um zu testen, ob Supernovae dafür verantwortlich sind, bauten die Autoren ein Modell, um zu untersuchen, wie viel Energie Supernovae in ihre lokalen Galaxien pumpen könnten. Dies wurde dann mit den beobachteten Eigenschaften zweier gelöschter Galaxien (JADES-GS-z13-0 und MACS0417-z5BBG) verglichen, die vom JWST entdeckt wurden, um zu bestimmen, ob Supernovae das interstellare Medium schneller aufheizen würden, als die Energie durch andere Mechanismen abgeführt werden könnte.

Die Forschung deutete darauf hin, dass Supernovae die Sternentstehung in kleineren Galaxien effizienter stoppen könnten. Obwohl beide Galaxien als massearm galten, waren die beiden untersuchten Galaxien beide so massereich, dass die Supernova-Erwärmung durch Abkühlungsmechanismen übertroffen werden würde. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Supernovae im Fall dieser Galaxien die Ursache sind.

Gleichzeitig zeigten beide Galaxien keine Anzeichen eines aktiven Galaxienkerns, was ebenfalls Zweifel an diesem Mechanismus aufkommen ließ. Daher überlegen die Autoren, ob möglicherweise ein anderer Mechanismus im Spiel ist.

Frühere Untersuchungen der Galaxien haben gezeigt, dass die Galaxien zwar jetzt ruhig sind, sie aber beide eine Phase der Sternentstehung durchgemacht hatten, in der die Sternentstehungsrate deutlich höher war. Die Autoren vermuten, dass selbst ohne die Hinzufügung von Supernovae der Strahlungsdruck des Sternentstehungsausbruchs (und insbesondere der dabei entstehenden heißen, jungen Sterne) selbst ausreichen würde, um das Gas zu erhitzen. Daher vermuten sie, dass die „besonders stoßartige“ Natur früher Galaxien selbst die Sternentstehungsrate bremsen könnte.

Dieser Vorschlag wurde jedoch bereits in untersucht eine weitere aktuelle Studie auch gepostet arXiv. Diese Studie erstellte Simulationen von Galaxien unter Verwendung von drei verschiedenen Modellen. In jedem von ihnen konnten sie Simulationen erstellen, die zu einem Stopp der Sternentstehung führen würden. Allerdings deuteten die Modelle auch darauf hin, dass der Effekt nur vorübergehend war. Darüber hinaus untersuchten die Autoren dieselben beiden gelöschten Galaxien und kamen zu dem Schluss, dass der Zeitpunkt der Burst-Ära zumindest für JADES-GS-z13-0 nicht den Erwartungen des Modells entsprach.

Letztendlich muss das Thema weiter erforscht werden, da weitere frühe, erloschene Galaxien entdeckt werden. Dies wird es ermöglichen, weitere Beispiele mit den verschiedenen Löschmodellen zu vergleichen, um herauszufinden, wo deren Grenzen liegen, und um bessere Grenzen dafür zu liefern, wo die verschiedenen Mechanismen dominieren könnten.