Astronomen beobachten eine einsame entfernte Galaxie, die alle ihre früheren Begleiter verschlungen zu haben scheint

Vor über 13 Milliarden Jahren entstanden die ersten Galaxien im Universum. Sie waren elliptisch, mit intermediären Schwarzen Löchern (IMBHs) in ihren Zentren, umgeben von einem Halo aus Sternen, Gas und Staub. Im Laufe der Zeit haben sich diese Galaxien entwickelt, indem sie sich zu Scheiben mit einer großen Ausbuchtung in der Mitte abgeflacht haben. Sie wurden dann durch gegenseitige Anziehungskraft zusammengezogen, um Galaxienhaufen zu bilden, gewaltige Ansammlungen, die die großräumige kosmische Struktur umfassen. Diese Anziehungskraft führte auch zu Verschmelzungen, bei denen Galaxien und ihre zentralen Schwarzen Löcher zusammenkamen, um größere Spiralgalaxien mit zentralen supermassereichen Schwarzen Löchern (SMBHs) zu schaffen.

Dieser Prozess der Verschmelzung und Assimilation (und ihre Rolle in der galaktischen Evolution) ist für Astronomen heute noch ein Rätsel, da ein Großteil davon während des frühen Universums stattfand, das mit vorhandenen Teleskopen immer noch sehr schwer zu beobachten ist. Unter Verwendung von Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA und des International Gemini Observatory beobachtete ein internationales Team von Astronomen eine einsame ferne Galaxie, die alle ihre früheren Begleiter verschlungen zu haben scheint. Ihre Ergebnisse, die kürzlich in erschienen sind Das Astrophysikalische Journaldeuten darauf hin, dass Galaxien im frühen Universum schneller gewachsen sind als bisher angenommen.

Das Forschungsteam wurde von Valentina Missaglia geleitet, Postdoc-Astrophysikerin an der Universität Turin. Zu ihr gesellten sich Kollegen des National Nuclear Physics Institute (INFN), des Astrophysical Observatory of Turin, der University of Texas Rio Grande Valley, des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA), des brasilianischen Ministeriums für Wissenschaft, Technologie, Innovation und Communication (MCTIC), dem Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), dem Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, dem Institute of Theoretical and Experimental Astronomy (IATE) und dem National Institute of Astrophysics (INAF).

Das Team meldete die unerwartete Entdeckung einer etwa 9,2 Milliarden Lichtjahre entfernten Sologalaxie (3C 297). Sie stellten auch fest, dass es einen Quasar in seinem Zentrum und starke Jets (hell im Radiospektrum) enthielt, die von seinen Polen ausgingen. Die Umgebung dieser Galaxie scheint mehrere Schlüsselmerkmale eines Galaxienhaufens aufzuweisen; dennoch scheint die Galaxie allein zu sein. Wie Missaglia in einer Pressemitteilung von Harvard-Chandra sagte: „Es scheint, dass wir einen Galaxienhaufen haben, dem fast alle Galaxien fehlen“, sagte sie. „Wir haben erwartet, mindestens ein Dutzend Galaxien von der Größe der Milchstraße zu sehen, aber wir sehen nur eine.“

Missaglia und ihre Kollegen stellten basierend auf den Chandra-Daten drei Merkmale fest, die mit Galaxienhaufen in Verbindung stehen. Erstens zeigten die Röntgendaten, dass 3C 297 von großen Mengen an Hochtemperaturgas (zig Millionen Grad) umgeben ist – etwas, das außerhalb von Galaxienhaufen selten zu sehen ist. Zweitens erzeugte der relativistische Strahl, der von seinem SMBH strömte, eine helle Röntgenquelle in etwa 140.000 Lichtjahren Entfernung, was darauf hindeutete, dass er durch das die Galaxie umgebende Gas gedrungen war. Drittens schien einer der Funkjets verbogen zu sein, was darauf hindeutete, dass er mit seiner Umgebung interagierte.

Dieser letzte Befund wurde zuvor anhand von Daten beobachtet, die vom Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) gesammelt wurden. Aber als das Team seine Daten vom Gemini Observatory konsultierte, bemerkte es, dass keine der 19 Galaxien, die in der Nähe von 3C 297 erschienen, tatsächlich in der gleichen Entfernung waren. Sagte Co-Autor Juan Madrid, ein Assistenzprofessor an der Universität von Texas Rio Grande Valley:

„Die Frage ist, was mit all diesen Galaxien passiert ist? Wir glauben, dass die Anziehungskraft der einen großen Galaxie in Kombination mit den Wechselwirkungen zwischen den Galaxien zu stark war und sie mit der großen Galaxie verschmolzen. Für diese Galaxien war Widerstand anscheinend zwecklos .“

Während die Autoren die Möglichkeit von Zwerggalaxien um 3C 297 nicht ausschließen können, würde ihre Anwesenheit immer noch nicht erklären, warum keine größeren Galaxien in der Nähe sind. Darüber hinaus gehen sie davon aus, dass 3C 297 mehrere Milliarden Jahre alleine verbringen wird, bevor es große galaktische Begleiter (wie M87 und den Virgo-Haufen) erhält. Obwohl nicht klar ist, wie 3C 297 alleine in einer Cluster-ähnlichen Umgebung gelandet ist, vermutet das Team, dass es sich um eine „fossile Gruppe“ handeln könnte – das Endstadium einer Galaxie, die mit mehreren anderen verschmilzt.

Während bereits viele andere Fossiliengruppen entdeckt wurden, ist diese mit einer Entfernung von 9,2 Milliarden Lichtjahren die am weitesten entfernte, die je gesehen wurde. Die bisherigen Rekordhalter für fossile Gruppen waren 4,9 bzw. 7,9 Milliarden Lichtjahre entfernt. „Es mag schwierig sein, zu erklären, wie das Universum dieses System nur 4,6 Milliarden Jahre nach dem Urknall erschaffen kann“, sagte Co-Autor Mischa Schirmer vom MPIA. „Dies bricht nicht unsere Vorstellungen von Kosmologie, aber es beginnt, die Grenzen zu erweitern, wie schnell sich sowohl Galaxien als auch Galaxienhaufen gebildet haben müssen.“