Milliarden von Lichtjahren von der Erde entfernt erzeugen riesige Wasserstoffgaswolken eine besondere Art von Strahlung, eine Art ultraviolettes Licht, das als Lymans Alphastrahlung bekannt ist. Die riesigen Lichtstrahlen sind die Lyman Alpha Bubbles (LAB). LABs sind um ein Vielfaches größer als unsere Milchstraße, wurden aber erst vor 20 Jahren entdeckt. Um diese Strahlung zu erzeugen, wird eine äußerst leistungsfähige Energiequelle benötigt – Energie, die der Strahlung von Milliarden von Sonnen entspricht.
Eine neue Studie, die am 9. März in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde, legt nahe, dass sich die Energiequelle im Zentrum der sternbildenden Galaxien befindet, um die LABs existieren.
Die Studie konzentriert sich auf den Lyman-Alpha-Blob 6 (LAB-6), der sich mehr als 18 Milliarden Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbilds Grus befindet. Das gemeinsame Team entdeckte ein einzigartiges Merkmal von LAB-6 – sein Wasserstoffgas schien nach innen zu fallen. LAB-6 ist das erste LAB mit schlüssigen Beweisen für diese sogenannte Fallgassignatur. Das fallende Gas hatte wenig metallische Elemente, was darauf hindeutet, dass das fallende LAB-Wasserstoffgas aus dem intergalaktischen Medium und nicht aus der sternbildenden Galaxie selbst stammte.
Die Menge des einfallenden Gases ist zu gering, um die beobachtete Lyman-Alpha-Strahlung auszulösen. Die erhaltenen Daten zeigen, dass die zentrale sternbildende Galaxie die Hauptenergiequelle ist, die für die Emission von Lyman-alpha verantwortlich ist. Sie werfen auch neue Fragen zur Struktur des LAB auf.
'Das ist ein echtes Rätsel. Wir erwarten, dass Gas um sternbildende Galaxien herum auftritt – sie benötigen Gas für Materialien “, sagte Zheng Zheng, außerordentlicher Professor für Physik und Astronomie an der Universität von Utah und Mitautor der Studie. 'Aber es scheint der einzige Lyman-Alpha-Ball mit fallendem Gas zu sein. Warum sind sie so selten? '
Die Autoren verwendeten das Very Large Telescope (VLT) am European Southern Observatory (ESO) und das Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), um Daten zu erhalten. Der Hauptautor des Purple Mountains Observatory Iping Ao (Chinesische Akademie der Wissenschaften) entdeckte das LAB-6-System vor über einem Jahrzehnt. Er wusste, dass das System angesichts der extremen Größe des Wasserstofftröpfchens schon damals etwas Besonderes war. Er ergriff die Gelegenheit, genau hinzuschauen.
„Glücklicherweise konnten wir die Daten, die zur Erfassung der molekularen Zusammensetzung erforderlich sind, von ALMA erhalten, das die Geschwindigkeit der Galaxie bestimmt. Das optische VLT-Teleskop von ESO hat uns das wichtige spektrale Lichtprofil der Lyman-alpha-Emission gegeben.
Die Autoren der neuen Studie entdeckten die Natur des einfallenden Gases durch Analyse der Kinematik der Lyman-Alpha-Emission. Nachdem er Lymans Alpha-Photon emittiert hat, kollidiert er mit einer Umgebung, die mit Wasserstoffatomen gefüllt ist. Es stößt viele Male gegen diese Atome, wie ein Ball, der sich in einem Flipper bewegt, bevor er die Umgebung verlässt. Dieser Auslass bewirkt, dass sich die Emission über große Entfernungen nach außen ausbreitet.
Fallendes Gas kann auf verschiedene Arten auftreten. Dies könnte die zweite Stufe einer galaktischen Explosion sein – wenn massive Sterne sterben, explodieren sie und drücken Gas nach außen, das dann nach innen fällt. Eine andere Option ist ein kalter Strom: Wasserstofffilamente schweben zwischen Himmelsobjekten, die in die Mitte eines Potentialtopfs gezogen werden können, wodurch ein Merkmal des fallenden Gases entsteht.
Das Modell der Wissenschaftler geht davon aus, dass das fallende Gas in diesem LAB aus dem letzteren Szenario stammt. Sie analysierten die Form des Lyman-Alpha-Lichtprofils, das auf sehr wenig Metallstaub hinweist. In der Astronomie sind Metalle schwerer als Helium. Die Sterne produzieren alle schweren Elemente im Universum – wenn sie explodieren, produzieren sie metallische Elemente und verteilen sie im intergalaktischen Raum.
