Eine internationale Untersuchung unter der Leitung des Instituts für Astrophysik der Kanarischen Inseln (IAC) und der Universität La Laguna (ULL) zusammen mit einer Gruppe italienischer Universitäten bestätigt eine neue Methode zur Entdeckung Galaxien-Protohaufen, die größten Strukturen des Uruniversums. Diese Vorläufer der aktuellen Galaxienhaufen sind wichtig für das Verständnis der Entwicklung des Universums, aber sehr schwer zu entdecken. Die Studie zeigt, dass eine bestimmte Art von Galaxien, sogenannte Submillimetergalaxien, hervorragende Indikatoren für die Anwesenheit entfernter Protohaufen sind. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Astronomie und Astrophysik.
Protohaufen von Galaxien sind die größten Strukturen, die den Urkosmos gerade bevölkerten 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall. Die wissenschaftliche Gemeinschaft ist besonders an diesen galaktischen Populationen interessiert, den Vorläufern der heutigen Galaxienhaufen, da sie so alt sind, dass sie helfen können, die Prozesse der Bildung und Entwicklung großräumiger Strukturen im Universum zu verstehen. Die Identifizierung von Protoclustern ist jedoch nicht einfach und es sind nur sehr wenige davon bekannt.
Um dieses Problem zu lösen, hat ein internationales Wissenschaftsteam eine neue Methode vorgeschlagen, die sich auf einen bestimmten Objekttyp konzentriert: Submillimetergalaxien. Sie wurden Ende der 1990er Jahre entdeckt und verdanken ihren Namen ihrer intensiven Emission im Submillimeterbereich, also dem Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen Infrarot und Mikrowellen. Sie gehören zu den massereichsten und staubigsten Galaxien im Universum und weisen eine hohe Sternentstehungsrate auf, die die der Milchstraße um mehr als das Hundertfache übertreffen kann.
„Mehrere frühere Studien hatten Beweise dafür erbracht, dass sich Submillimetergalaxien im Zentrum von Galaxienhaufen befinden, aber es gab große Kontroversen“, erklärt der Hauptautor des Artikels. Rosa Calvi, Forscher an der Universität Ferrara und zuvor Postdoktorand am IAC. „Unsere Arbeit stellt die erste systematische Untersuchung der großräumigen Umgebung einer Stichprobe spektroskopisch bestätigter Submillimetergalaxien dar“, stellt er klar.
--Dank der durchgeführten Studie konnte das wissenschaftliche Team eindeutig beweisen, dass Submillimetergalaxien hervorragende Indikatoren für entfernte Protohaufen sind. Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, suchten sie nach diesen primitiven Strukturen rund um zwölf Submillimetergalaxien und entdeckten, dass elf von ihnen in acht Protohaufen untergebracht sind. Von diesen acht bestätigte die neue Studie unabhängig voneinander drei bereits bekannte und fand Hinweise auf das Vorhandensein von fünf neuen Strukturen. Einer von ihnen, rund um die Galaxie GN10, gehört zu den am weitesten entfernten Protoclustern, die jemals beobachtet wurden: Sein Licht brauchte mehr als 12,5 Milliarden Jahre beim Erreichen der Erde.
Die Studie wirft auch ein neues Licht auf die physische Verbindung zwischen Submillimetergalaxien und ihrer Umgebung und zeigt eine bisher nicht beobachtete Korrelation zwischen der Menge an molekularem Gas (dem Treibstoff, aus dem Sterne entstehen) in Submillimetergalaxien und der Überdichte von Galaxien und Protohaufen. „Um diesen Zusammenhang zu erklären, haben wir die Hypothese vorgeschlagen, dass Wechselwirkungen zwischen Galaxien in den dichtesten Umgebungen den Kollaps von Gas und die daraus resultierende hohe Sternentstehungsrate begünstigen, die die hellsten Submillimetergalaxien charakterisiert“, sagt er. Helmut DannerbauerForscher am IAC und am ULL, der ebenfalls an der Studie beteiligt war.
In den kommenden Jahren wird erwartet, dass die Zahl der bestätigten Protocluster dank des Einsatzes von wissenschaftlichen Einrichtungen der neuen Generation wie dem Euclid-Satelliten, einer der wichtigsten laufenden Missionen des Europäische Weltraumorganisation (ESA) und in dem die IAC beteiligt sich aktiv. „Mit dem Euclid-Satelliten, einem revolutionären Werkzeug zur Untersuchung großräumiger Strukturen, hoffen wir, Tausende entfernter Protohaufen zu entdecken und zu charakterisieren, was einen beispiellosen Schub für die Erforschung der Entwicklung von Galaxien darstellen wird“, schließt er. Gianluca CastignaniForscher an der Universität Bologna und Co-Autor des Artikels.
