Leo P, eine kleine Galaxie und ein entfernter Nachbar der Milchstraße, ebnet Astronomen den Weg, die Sternentstehung und das Wachstum einer Galaxie besser zu verstehen.
In einer im veröffentlichten Studie Astrophysikalisches JournalEin Forscherteam unter der Leitung von Kristen McQuinn, Wissenschaftlerin am Space Telescope Science Institute und außerordentliche Professorin in der Abteilung für Physik und Astronomie an der Rutgers University-New Brunswick School of Arts and Sciences, hat berichtet, dass Leo P „wieder entzündet“ wurde. „ reaktiviert sich während eines bedeutenden Zeitraums auf der Zeitachse des Universums und erzeugt Sterne, während viele andere kleine Galaxien dies nicht tun.
Durch die Untersuchung von Galaxien in einem frühen Stadium ihrer Entstehung und in unterschiedlichen Umgebungen könnten Astronomen ein tieferes Verständnis der Ursprünge des Universums und der grundlegenden Prozesse erlangen, die es formen.
McQuinn und andere Mitglieder des Forschungsteams untersuchten Leo P mit dem James Webb-Weltraumteleskop der NASA, einem weltraumgestützten Gerät, das über einen großen, segmentierten Spiegel und eine weitläufige Sonnenblende verfügt, die es ihm ermöglichen, detaillierte Bilder entfernter Himmelsobjekte aufzunehmen.
Leo P, eine etwa 5,3 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernte Zwerggalaxie, wurde 2013 von McQuinn und anderen Wissenschaftlern entdeckt. Die Himmelsstruktur ist weit genug von der Lokalen Gruppe, einem Galaxienhaufen auf der Milchstraße, entfernt, um ihr Nachbar zu sein von den Gravitationsfeldern größerer Sternensysteme beeinflusst werden.
Die im Sternbild Löwe gelegene Galaxie ist etwa so groß wie ein Sternhaufen innerhalb der Milchstraße und etwa so alt wie die Milchstraße. Das „P“ im Löwen P bezieht sich auf „unberührt“, da die Galaxie neben Wasserstoff und Helium so wenige chemische Elemente enthält.
„Leo P bietet ein einzigartiges Labor, um die frühe Entwicklung einer Galaxie mit geringer Masse im Detail zu untersuchen“, sagte McQuinn, der auch Missionsleiter für das Science Operations Center für das Nancy Grace Roman Space Telescope am Space Telescope Science Institute in ist Baltimore.
Das Team begann mit einem tiefen Blick in die Vergangenheit. Da die vom Team mit dem Teleskop entdeckten Sterne etwa 13 Milliarden Jahre alt sind, können sie als „Fossilaufzeichnungen“ der Sternentstehung in früheren Zeiten dienen. „Anstatt die Sterne in situ (an ihren ursprünglichen Positionen) zu untersuchen, während sie sich im frühen Universum bilden, untersuchen wir im Wesentlichen die Sterne, die die kosmische Geschichte überlebt haben, und nutzen ihre heutigen Eigenschaften, um abzuleiten, was früher geschah.“ Mal“, sagte McQuinn.
Das Team fand heraus, dass Leo P schon früh Sterne bildete, diese dann aber einige Milliarden Jahre lang nicht mehr produzierte. Dieser Stillstand ereignete sich in einer Zeit, die als Epoche der Reionisierung bekannt ist. Es dauerte einige Milliarden Jahre nach der Epoche, bis die Galaxie wieder aufflammte und neue Sterne zu bilden begannen.
„Wir haben eine solche Messung nur für drei andere Galaxien – alle isoliert von der Milchstraße – und alle zeigen ein ähnliches Muster“, sagte McQuinn.
Beobachtungen der Zwerggalaxien innerhalb der Lokalen Gruppe zeigen jedoch, dass die Sternenproduktion in diesem Zeitraum im Gegensatz dazu verschwand.
Die Epoche, die von Astronomen als bedeutender Zeitraum in der Geschichte des Universums angesehen wird, ereignete sich zwischen etwa 150 Millionen und einer Milliarde Jahren nach dem Urknall. In dieser Zeit entstanden die ersten Sterne und Galaxien.
Der Kontrast zwischen der Sternenproduktion der Zwerggalaxien liefert überzeugende Beweise dafür, dass es nicht nur die Masse einer Galaxie zum Zeitpunkt der Reionisierung ist, die darüber entscheidet, ob sie gelöscht wird, sagte McQuinn. Seine Umgebung – also ob es isoliert ist oder als Satellit eines größeren Systems fungiert – ist ein wichtiger Faktor.
McQuinn sagte, die Beobachtungen würden nicht nur dabei helfen, herauszufinden, wann kleine Galaxien ihre Sterne bildeten, sondern auch, wie sich die Reionisierung des Universums auf die Entstehung kleiner Strukturen ausgewirkt haben könnte.
„Wenn der Trend anhält, liefert er Einblicke in das Wachstum von Strukturen mit geringer Masse, die nicht nur eine grundlegende Einschränkung für die Strukturbildung, sondern auch einen Maßstab für kosmologische Simulationen darstellen“, sagte sie.
Die Forscher fanden außerdem heraus, dass Löwe P metallarm ist und 3 % der Metallizität der Sonne besitzt. Das bedeutet, dass die Sterne der Zwerggalaxie 30-mal weniger schwere Elemente enthalten als die Sonne, wodurch Leo P den Urgalaxien des frühen Universums ähnelt.
Das aus diesen Beobachtungen gewonnene Wissen wird Astronomen helfen, die Zeitlinie kosmischer Ereignisse zu verstehen, zu verstehen, wie sich kleine Strukturen über Milliarden von Jahren entwickelt haben, und mehr über die Prozesse zu erfahren, die zur Entstehung von Sternen führten, sagte McQuinn.
Zu den weiteren Wissenschaftlern von Rutgers an der Studie gehörten Alyson Brooks, eine außerordentliche Professorin; Roger Cohen, ein Postdoktorand; und Max Newman, ein Doktorand, alle vom Fachbereich Physik und Astronomie.
