Heiße Halos um Galaxien mit aktiver Sternentstehung

Akkretion von Materie aus dem intergalaktischen Medium einerseits und durch Sternwinde und Supernovae angetriebene Ausflüsse von Gas andererseits spielen eine wichtige Rolle bei der Evolution von Galaxien. Bislang gab es wenig Beobachtungsdaten davon, wie weit die Ausflüsse propagieren und wie stark sie mit schweren Elementen angereichert sind – und ob das Gas in den intergalaktischen Raum entkommt oder schließlich in die Galaxien zurückfällt und die Entstehung neuer Sterne beeinflusst.

Todd Tripp von der University of Massachusetts in Amherst, Jason Tumlinson vom Space Telescope Science Institute in Baltimore und ihre Kollegen haben nun mit dem Cosmic Origins Spectrograph des Hubble Space Telescopes die Ausflüsse bei zahlreichen Galaxien untersucht. Dazu richteten sie das Instrument auf weit entfernte Quasare und untersuchten die Absorption der Quasarstrahlung durch das Gas in der Umgebung von Galaxien, die nahe dem Lichtweg vom jeweiligen Quasar zur Erde liegen.

In einem ersten Schritt spürten die Forscher im Spektrum des Quasars PG1206+459 mit einer Rotverschiebung von 1,1625 ein verdächtiges Absorptionssystem mit einer Rotverschiebung von 0,924 auf. Tripp, Tumlinson und ihr Team fanden heraus, dass es sich um mit schweren Elementen angereichertes Plasma bei einer Temperatur von rund 30.000 Kelvin handelt, das bis zu 220.000 Lichtjahre weit aus einer Post-Starburst-Galaxie heraus strömt. Als Starburst bezeichnen die Astronomen die explosionsartige Entstehung neuer Sterne, die durch die Kollision und Verschmelzung von Galaxien ausgelöst wird.

Von diesem Erfolg ermutigt wendeten die Forscher das Verfahren auf die Außenbereiche von 42 weiteren Galaxien an. Bei allen Galaxien, in denen signifikante Sternentstehungsprozesse ablaufen, stießen die Forscher ebenfalls auf ausgedehnte heiße Halos, die sich bis zu 500.000 Lichtjahre weit in den intergalaktischen Raum erstrecken. Die ionisierten Halos enthalten eine substanzielle Menge an Gas und an schweren Elementen - möglicherweise sogar mehr, als die jeweiligen Galaxien selbst.

Im Vergleich dazu fanden die Wissenschaftler bei den Galaxien mit geringer oder keiner Sternentstehung kaum ionisiertes Gas in der Umgebung. Da auch in diesen Galaxien einst Sterne entstanden sind, folgert das Forscherteam, dass es auch um diese Systeme einst heiße, mit schweren Elementen angereicherte Halos gegeben haben muss.

Wo ist dieses Gas nach dem Ende der Sternentstehung geblieben?

Die Wissenschaftler sehen in dieser Frage eine große Herausforderung für die theoretischen Modelle der Galaxienevolution. Als mögliche Lösung schlagen sie unter anderem die Re-Akkretion des ionisierten Gases in die Galaxien oder ein Abströmen in den intergalaktischen Raum beispielsweise durch in Galaxiengruppen wirkende Gezeitenkräfte vor.

Rainer Kayser

PH