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Extragalaktische Hintergrundstrahlung: Sterne im Exil könnten zum Infrarothintergrund beitragen

Galaxienkollision

Aus den Weiten des Weltalls trifft mehr infrarotes Licht auf die Erde als die bekannten Galaxien abstrahlen. Bisher schoben Astronomen diesen Überschuss vor allem auf Sternsysteme im frühen Universum, die zu schwach leuchten, um sie einzeln aufzulösen. Neue Messungen dieses kosmischen Infrarothintergrunds sprechen nun für eine andere Quelle: Vergleichsweise nahe Sterne, die während einer Galaxienkollision aus ihrem System geschleudert wurden und nun in entfernten Umlaufbahnen darum kreisen.

Die Intensität der infraroten Hintergrundstrahlung kann je nach Blickrichtung um bis zu zehn Prozent vom Mittelwert abweichen. Das deutet darauf hin, dass die einzelnen Quellen nicht gleichmäßig am Himmel verteilt sind, sondern sich zu Haufen zusammenschließen. Asantha Cooray von der University of California in Irvine und seine Kollegen untersuchten diese räumliche Variation nun auf Winkelskalen von bis zu einem Grad am Himmel – die volle Mondscheibe nimmt ein halbes Grad am Himmel ein. Dazu werteten sie Beobachtungen des Weltraumteleskops Spitzer bei zwei verschiedenen Wellenlängen im nahen Infrarotbereich aus. Alle bekannten Infrarotquellen – also Galaxien, Sterne oder von interplanetarem Gas und Staub reflektiertes Sonnenlicht – filterten die Astronomen aus den Daten heraus, um so den Infrarothintergrund zu erhalten.

Galaxienkollision
Galaxienkollision | In solchen Galaxienkollisionen können Sterne aus ihrer bisherigen Umlaufbahn geschleudert werden und sich fortan in den ausgedehnten Halos aus Dunkler Materie, in die nach heutigem Verständnis alle Galaxien eingebettet sind, bewegen.

Auf Winkelskalen von einigen Zehntel bis hin zu einem Grad zeigten sich starke Fluktuationen, was die Ergebnisse früherer Studien bestätigt. Bisher führten Astronomen diese Anisotropien auf die gemeinschaftliche Emission von benachbarten leuchtschwachen Galaxien im frühen Universum oder aber auf mittelweit entfernte und bisher unentdeckte Zwerggalaxien mit sehr geringer Leuchtkraft zurück. Allerdings konnte man anhand der bisherigen Beobachtungen nicht zwischen den beiden Möglichkeiten unterscheiden und so die dominante Quelle ausmachen. Die neuen Ergebnisse zeigen nun, dass keine der beiden Hypothesen die Stärke der gemessenen Intensitätsschwankungen erklären kann.

Stattdessen schlägt die Gruppe um Cooray nun eine Alternative vor: Bisher unberücksichtigte Sterne in den ausgedehnten Halos aus Dunkler Materie, in die nach heutigem Verständnis alle Galaxien eingebettet sind. Als ihre Heimatgalaxien mit einem anderen Sternsystem verschmolzen oder zusammenstießen, wurden sie durch gravitative Wechselwirkungen aus ihrer bisherigen Umlaufbahn in diese entlegenen Regionen katapultiert [1]. "So interessant und plausibel diese Erklärung auch sein mag, sie fußt vor allem auf der schlecht verstandenen Häufigkeit und spektralen Energieverteilung dieser Sterne", so Andrea Ferrara von der Scuola Normale Superiore in Pisa, Italien, in einem begleitenden Artikel [2].

Im Gegensatz zu den ersten Galaxien im Universum sollten diese Sterne allerdings auch Intensitätsschwankungen im sichtbaren Hintergrundlicht verursachen, schreiben die Wissenschaftler um Cooray. Damit sollte sich also in Zukunft prüfen lassen, was die Alternative taugt. Erweist sie sich als korrekt, ließe sich nicht nur mehr über die Gestirne im Exil erfahren, sondern auch das Licht der ersten Galaxien weiter isolieren und erforschen.

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  • Quellen
[1] Nature 490, S. 514–516, 2012
[2] Nature 490, S. 494–495, 2012

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