Supernova-Explosionen: Was steckt hinter dem großen Galaxiensterben?

Das System CRISTAL-02 ist nicht gerade das, was man eine Galaxie im Gleichgewicht nennen kann. Stattdessen ist es eine lose Ansammlung sternbildender Materieklumpen in den finalen Zügen der Verschmelzung. Gewaltige galaktische Winde treiben kaltes Gas – und damit das Material für neue Sterne – aus dem System und könnten CRISTAL-02 in wenigen Millionen Jahren leer fegen, wie ein Team um Rebecca Davies von der Swinburne University of Technology in Australien im Fachmagazin »Monthly Notices of the Royal Astronomical Society« berichtet. Der Prozess könnte die Existenz einer Population von Galaxien im frühen Universum erklären, die zunächst extrem schnell wachsen, ihre Sternbildung anschließend aber vollständig einstellen.
CRISTAL-02 befindet sich bei einer kosmologischen Rotverschiebung von z = 5,3. Damit beobachten wir das System, wie es nur etwa 1,1 Milliarden Jahre nach dem Urknall aussah. Infolge des andauernden Kollisionsprozesses wird Gas in das Innere der Struktur geleitet, wo es Schübe von Sternentstehung verursacht – bis zu 260 Sonnenmassen im Jahr. Zum Vergleich: Unser Milchstraßensystem bringt es jährlich auf einige wenige Sonnenmassen. Die resultierenden Sterne sind groß und massereich – und entsprechend kurzlebig. Sie beenden ihre Existenz nach nur wenigen Millionen Jahren als Supernovae. Die dabei freigesetzte Energie erzeugt galaktische Winde, die das kalte Gas – den notwendigen Brennstoff für zukünftige Sterne – aus der Galaxie treiben.
Mit Beobachtungsdaten des Atacama Large Millimeter Array (ALMA) und des James-Webb-Weltraumteleskops konnte die Gruppe diesen Wind vermessen. Die Gasfahne erstreckt sich über etwa 7000 Lichtjahre und enthält rund 1,5 Milliarden Sonnenmassen. Dadurch verliert CRISTAL-02 Materie mit einer Rate von etwa 520 Sonnenmassen pro Jahr – also doppelt so schnell, wie sich neue Sterne bilden. Mit einer Geschwindigkeit von rund 640 Kilometern pro Sekunde erreicht das Gas die Fluchtgeschwindigkeit des Systems, sodass ein erheblicher Teil der Materie dauerhaft verloren gehen dürfte.
Hält der Gasausfluss an und strömt kein neues kaltes Gas nach, könnte CRISTAL-02 innerhalb von 50 bis 100 Millionen Jahren vollkommen ohne Baustoffe für neue Sterne dastehen. Dass er sich abschwächt, erscheint unwahrscheinlich, denn CRISTAL-02 zeigt Ähnlichkeiten zu lokalen Starburst-Galaxien wie M82, der Zigarrengalaxie: Diese ist für ihre intensiven, durch Supernovae angetriebenen galaktischen Winde bekannt.
Sind die Vorräte an kaltem Gas erschöpft, gilt eine Galaxie als inaktiv (englisch: quiescent). Zwar enthalten solche Systeme weiterhin Gas und Staub, doch dieser ist zu warm, um zu Sternen zu kollabieren. Der Prozess bietet eine einfache Erklärung dafür, warum viele Galaxien im frühen Universum »schnell leben und jung sterben«.
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