(Main) Die Galaxien NGC3314 und UDG32, gesehen von der OmegaCAM am VST-Teleskop. (Inset) eine nähere Ansicht einer rotierenden ultra-diffusen Galaxie (Bildnachweis: ESO/INAF- E. Iodice/C. Butitta/INAF)
Astronomen haben etwas Überraschendes über die kleinste und schwächste Klasse von Galaxien im Universum entdeckt: Ultradiffuse Galaxien (UDGs).
Ein Forscherteam, das diese Galaxien untersuchte, stellte fest, dass etwa die Hälfte der von ihnen untersuchten Galaxien Anzeichen von Bewegungen aufweisen, die den bisherigen Theorien über die Entstehung und Entwicklung solcher Bereiche widersprechen. Insbesondere fand das Team eine unerwartete Rotationsbewegung der Sterne in vielen dieser Zwerggalaxien.
Die Wissenschaftler kamen zu diesen Ergebnissen, als sie die Sternbewegungen in 30 UDGs im Hydra-Galaxienhaufen untersuchten, der über 160 Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist. Die Ergebnisse könnten unser Verständnis davon verändern, wie UDGs entstehen und sich weiterentwickeln.
„Die Ergebnisse, die wir erhalten haben, waren doppelt zufriedenstellend“, sagte Chiara Buttitta, Forscherin am Nationalen Institut für Astrophysik und Mitautorin einer Veröffentlichung zu diesen Ergebnissen, in einer Erklärung. „Das Team nutzte das Beobachtungsprogramm „Looking into the faintest With MUSE“ (LEWIS), das mit dem Integralfeldspektrographen MUSE am Very Large Telescope (VLT) durchgeführt wird. Das VLT ist das fortschrittlichste astronomische Observatorium der Welt für sichtbares Licht und befindet sich in Chile.
Der Ursprung der schwachen Galaxien
UDGs wurden erstmals 2015 entdeckt; die Entstehung und Entwicklung dieser ultraschwachen, seltsam langgestreckten Galaxien stellte die Astronomen sofort vor ein Rätsel.
Die LEWIS-Ergebnisse ermöglichten es dem Team der neuen Studie festzustellen, dass UDGs in Umgebungen leben, die sich in Bezug auf ihre physikalischen Eigenschaften, die Menge an dunkler Materie, die sie enthalten, und die Bewegungen und Zusammensetzungen ihrer Sterne stark unterscheiden.
Speziell konnten die Wissenschaftler eine detaillierte Untersuchung der UDG mit der Bezeichnung „UDG32“ durchführen. Diese Zwerggalaxie befindet sich am Ende eines Gasfadens, der mit der Spiralgalaxie „NGC 3314A“ verbunden ist.
Bild der Galaxien NGC3314 und UDG32, aufgenommen mit der am VST-Teleskop installierten OmegaCAM (Bildnachweis: ESO/INAF- E. Iodice)
Eine mögliche Theorie zur Entstehung von UDGs besagt, dass sie sich bilden, wenn Gasfäden von größeren Galaxien durch gravitative Wechselwirkungen mitgerissen werden.
Wenn Gaswolken in diesen Filamenten verbleiben, können diese Wolken übermäßig dicht werden und kollabieren, wobei sich Sterne bilden, die die Grundlage für eine UDG bilden.
Die Daten von LEWIS bestätigen, dass die Verbindung von UDG32 mit dem Gezeitenschweif von NGC3314A nicht das Ergebnis einer zufälligen Ausrichtung ist. Es gibt noch etwas anderes, das UDG32 an der Spitze des Gezeitenschweifs von NGC3314A zu liegen scheint.
Ein UDG mit einer Grafik, die die Geschwindigkeit der Sterne darin zeigt. (Bildnachweis: C. Butitta/INAF)
UDG32 ist außerdem stärker mit Elementen angereichert, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind und von den Astronomen als „Metalle“ bezeichnet werden, als andere UDGs im Hydra-Haufen.
Metalle werden durch die nuklearen Prozesse im Herzen von Sternen geschmiedet und bei der Explosion dieser Sterne am Ende ihres Lebens verteilt, um die Bausteine der nächsten Generation von Sternen zu werden.
Das ist interessant, denn obwohl die Sterne in UDG32 jünger sind als die Sterne in anderen UDGs des Hydra-Haufens, sind sie reicher an Metallen. Dies deutet darauf hin, dass sie sich in dem mit Metallen angereicherten Gas und Staub gebildet haben, der von einer größeren und älteren Galaxie abgeworfen wurde, was die Idee unterstützt, dass dieser UDG von seiner Spiralgalaxie-Nachbarin mitgerissen wurde.
Die Ergebnisse des Teams sind eine wichtige Bestätigung für das LEWIS-Projekt, das bisher die Anzahl der spektroskopisch analysierten UDGs verdoppelt hat. Darüber hinaus hat LEWIS den ersten „globalen“ Blick auf diese schwachen Galaxien innerhalb eines Galaxienhaufens ermöglicht, der sich noch im Entstehen befindet.
„Das LEWIS-Projekt war eine Herausforderung. Als dieses Programm von der ESO angenommen wurde, erkannten wir, dass es eine Goldgrube an Daten war, die es zu erforschen galt. Und genau das ist es auch“, sagte Enrichetta Iodice, die wissenschaftliche Leiterin von LEWIS, in der Erklärung.
„Die ‚Stärke‘ von LEWIS liegt dank der integralen Spektroskopie des verwendeten Instruments darin, dass wir für jede einzelne Galaxie nicht nur die Bewegungen der Sterne, sondern auch die durchschnittliche Sternpopulation gleichzeitig untersuchen können“, fügte Iodice hinzu, „und so Hinweise auf das Entstehungsalter und die Eigenschaften von Kugelsternhaufen erhalten, die auch für den Gehalt an dunkler Materie von grundlegender Bedeutung sind.
„Indem wir die einzelnen Ergebnisse wie bei einem Puzzle zusammensetzen, rekonstruieren wir die Entstehungsgeschichte dieser Systeme.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in zwei Artikeln in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
