Monolithischer Kollaps: Die schnelle Entstehung elliptischer Riesengalaxien im frühen Universum
Das Paradox der frühen Riesengalaxien
Das frühe Universum stellt Astronomen vor große Herausforderungen. Beobachtungen zeigen, dass bereits wenige Milliarden Jahre nach dem Urknall massereiche elliptische Galaxien existierten. Diese Galaxien sind für ihre Zeit überraschend weit entwickelt. Klassische Modelle der Galaxienentstehung gehen von einem hierarchischen Wachstum aus, das mehrere Milliarden Jahre dauert. Doch die neuen Beobachtungen widersprechen diesen Modellen.
Die Untersuchung von SPT2349-56
Ein internationales Team um Nikolaus Sulzenauer vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie hat den jungen Galaxienhaufen SPT2349-56 untersucht. Dieser Haufen existiert bereits 1,4 Milliarden Jahre nach dem Urknall. Mit Hilfe des Radioteleskopverbunds ALMA fanden die Forscher heraus, dass die Galaxien in diesem Haufen innerhalb von nur 300 Millionen Jahren zu einer einzigen, gigantischen elliptischen Galaxie verschmelzen könnten.
Mechanismen des schnellen Wachstums
Die beteiligten Galaxien müssen massiv Energie und Drehimpuls abgeben, um so schnell zu verschmelzen. Die Ausbildung gewaltiger Gezeitenarme und Stoßwellen spielt dabei eine entscheidende Rolle. Diese Strukturen transportieren schwerere Elemente wie Kohlenstoff aus dem Inneren der Galaxien in das umgebende Medium. Die Gasströme wirken wie eine kosmische Bremse und entziehen dem System Energie und Drehimpuls.
Die Rolle der Gezeitenarme
Die Forscher entdeckten gewaltige zusammenhängende Gasarme aus ionisiertem Kohlenstoff, die sich über 200.000 Lichtjahre erstrecken. Diese Gezeitenarme entstehen durch starke Gezeitenkräfte bei Kollisionen und Verschmelzungen im extrem dichten Zentrum des Haufens. Sie sind mit weiteren Galaxien in den äußeren Bereichen des Protoclusters verbunden und leuchten etwa zehnmal heller als erwartet.
Bedeutung für die Astronomie
Die Erkenntnisse des Teams bieten eine mögliche Lösung für das langjährige Paradoxon der frühen Existenz massereicher elliptischer Galaxien. Die Studie zeigt, dass der monolithische Kollaps von Galaxienhaufen viel schneller ablaufen kann als bisher angenommen. Dies wirft ein neues Licht auf die Prozesse der Galaxienentstehung und -entwicklung im frühen Universum.
