Ältere Galaxien aus neutralem Wasserstoffgas, anders als jüngere: Studie

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Alle bestehenden Überzeugungen aufdecken, eine neue Studie einer Gruppe von Pune-basierte Astronomen sind zu dem Schluss gekommen, dass Galaxien, die während des frühen Universums entstanden sind, größtenteils aus neutralem Wasserstoffgas bestanden und sich stark von der Zusammensetzung jüngerer Galaxien unterscheiden.

Die Schlussfolgerungen basieren auf einem Durchschnittsergebnis, das nach der Beobachtung von etwa 11.000 Galaxien berechnet wurde, die vor etwa 9 Milliarden Jahren entstanden sind.

Aditya Chowdhury, Doktorandin im Abschlussjahr, untersuchte zusammen mit den Wissenschaftlern Nissim Kanekar und Jayaram Chengalur vom in Pune ansässigen National Center for Radio Astrophysics (NCRA) unter dem Tata Institute of Fundamental Research (TIFR) 510 Stunden Daten, die vom Giant Metrewave Radio Telescope stammen (GMRT) – CATz1-Umfrage, um zu diesen Ergebnissen zu gelangen.

Im Allgemeinen bestehen Galaxien entweder aus atomarem oder molekularem Wasserstoff und Sternen. Während der Lebensdauer der Galaxie kühlt der atomare Wasserstoff ab und wird in molekularen Wasserstoff umgewandelt. Es kollabiert weiter und bildet Sterne, wie wir sie heute kennen.

Wissenschaftler sagten, dass sich die Gasreserven dieser prägenden Galaxien über einen Zeitraum von 9 Milliarden Jahren verdichtet und umgewandelt haben, um mehrere Galaxien wie die Milchstraße zu bilden. Wissenschaftler stellten jedoch fest, dass die Masse der Sterne und nicht der Gase dominierte. Zum Beispiel hätte eine hochentwickelte Galaxie, die seit langem Sterne hervorbringt, den größten Teil des Gases der Galaxie verbraucht. Solche Galaxien, sagten die Wissenschaftler, würden erhebliche Mengen an Masse in den Sternen gespeichert haben als die eigentliche gasförmige Materie.

„In den Galaxien, die vor 9 Milliarden Jahren entstanden sind, haben wir festgestellt, dass sie zu 70 Prozent aus atomarem Wasserstoff und 16 Prozent der in Sternen konzentrierten Masse bestehen. Während in der Zusammensetzung der heutigen Galaxien 2/3 der Masse innerhalb der Sterne liegen, während 33 Prozent der Masse (1/3) der gesamten gewöhnlichen Masse (einschließlich dunkler Materie) atomares Wasserstoffgas ist. Nur 6 Prozent der gesamten gewöhnlichen Masse (einschließlich dunkler Materie) ist molekulares Wasserstoffgas“, sagte Aditya Chaudhury, Hauptautor der in den Astrophysical Journal Letters veröffentlichten Studie.

Die neuen Erkenntnisse haben nun die kritischen fehlenden Informationen über die Masse von atomarem Gas in Galaxien gelöst, sagte Nissim Kanekar, leitender Wissenschaftler bei NCRA und Mitautor der Studie.

„Die jüngsten Beobachtungen von molekularem Gas in den frühen Galaxien haben gezeigt, dass das molekulare Gas in der Masse mit den Sternen vergleichbar ist, was die ersten Hinweise darauf liefert, dass sich diese Galaxien sehr von den heutigen Galaxien unterscheiden“, sagte er.

„Die relativen Mengen an atomarem und molekularem Gas und dem Sternmaterial in einer Galaxie weisen auf ihr Evolutionsstadium hin“, sagten die Forscher.

Um die Masse von atomarem Wasserstoffgas zu messen, untersuchen Forscher normalerweise die Spektrallinie im Wasserstoffatom bei einer Wellenlänge von 21 cm. Aber die 21-cm-Spektrallinie, die von fernen Galaxien ausgeht, ist extrem schwach, wenn sie mit bodengestützten Teleskopen aufgenommen wird. Daher kombinierten die Wissenschaftler diese Informationen mit tiefen Beobachtungen, die während der GMRT-CATz1-Durchmusterung zwischen 2018 und 2020 über fokussierten Regionen des Himmels durchgeführt wurden.

Die aktuelle Studie beendet eine langjährige Debatte über die frühen Galaxien und liefert ein vollständiges Bild davon, woraus diese Galaxien bestanden, sagte Jayaram Chengalur, Direktor des TIFR und Mitautor der Studie.

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