Weshalb sterben Galaxien?

Einige Galaxien [1] wie unsere Milchstraße [1] bringen ständig neue Sterne hervor, währenddem in anderen Galaxien seit langer Zeit keine neuen Sterne mehr entstehen. Weshalb hat die Sternentstehung [1] dort geendet?

Sternentstehung und Gasmenge
Die Wissenschaftler unterscheiden zwei Klassen von Galaxien: (1) Galaxien mit Sternentstehung, die große Mengen an Gas enthalten, und (2) ruhige Galaxien, die sich in Bezug auf die Bildung neuer Sterne passiv verhalten und nur wenig Gas enthalten.

Bisher ging man davon aus, dass das Ausströmen von Gas aus den Galaxien oder das sog. Stripping [1], das Herausziehen von Gas aus einer Galaxie - beispielsweise durch eine enge Begegnung mit einer anderen größeren Galaxie - zur großräumigen Abnahme der Gasmenge in einer Galaxie sorgen.

Nun scheinen Wissenschaftler die Antwort auf die Frage gefunden zu haben, weshalb Galaxien irgendwann sterben, da sie keine neuen Sterne mehr produzieren. Die Antwort lautet Strangulation - einfacher ausgedrückt: kaltes Gas fällt nicht mehr von außen auf die Galaxien, so dass diese nicht mehr mit frischem Material versorgt werden, um neue Sterne zu bilden (Abb. 1).

Beobachtungen
Grundlage dieses Ergebnisses ist ein Vergleich von rund 3.900 Galaxien mit aktiver Sternentstehung und einer Gruppe von 22.600 anderen Galaxien, in denen keine neuen Sterne mehr entstehen. Die vermessenen Galaxien befinden sich allesamt in relativer Nähe zur Milchstraße.

Die Forscher fanden heraus, dass Galaxien mit aktiver Sternentstehung und weniger als der doppelten Masse der Milchstraße - die große Mehrheit aller Galaxien - weniger schwere Elemente wie Eisen (Fe) [1] enthalten als Galaxien ohne Sternentstehung gleicher Masse.

Der "galaktische Eisenmangel" läßt sich erklären, wenn man annimmt, dass die Galaxien durch von außen einfallendes Gas mit frischem Material für die Sternentstehung versorgt werden. Das einfallende Gas war mehrheitlich nicht Teil von Sternen, die durch Kernfusionsprozesse [1] immer schwerere Elemente aufbauen.

Daher besitzt das auf die Galaxie einfallende Gas eine geringe Eisenhäufigkeit und senkt (nach dem Einfallen) die Eisenhäufigkeit in der gesamten Galaxie, wenn es sich im Laufe der Zeit mit dem dortigen Material vermischt.

Abb. 1 Schematische Darstellung des Prozesses der Strangulation zur Beendigung
der Sternentstehung in einer Galaxie [2].
Oben: Kaltes Gas fällt von außen auf die Galaxie und fördert die Sternentstehung.
Durch Ausströmen von Gas steht kein neues Material für die Bildung neuer Sterne
zur Verfügung. Die Galaxie wird passiv, es entstehen keine neuen Sterne.
Unten: Nach dem gleichen Prozess entstehen Sterne in der Galaxie. Jedoch fällt
bei der Strangulation kein weiteres Gas mehr von außen auf die Galaxie.
Die Sternentstehung findet nur mit dem noch zur Verfügung stehenden Gas in
der Galaxie statt. Danach wird die Galaxie ebenfalls passiv.

Wenn kein Gas mehr von außen auf die Galaxie fällt, steigt die Eisenhäufigkeit der Galaxie, da entwickelte Sterne, die beispielsweise als Supernovae [1] enden, die schweren Elemente - wie Eisen - wieder in der Galaxie verteilen.

Ergebnis
Die neue Studie kommt zu dem Ergebnis, dass zwischen dem Ende des Gaseinfalls auf die Galaxie und dem Ende der Sternentstehung rund 4 Milliarden Jahre vergehen und der Prozess der Strangulation als der für das Ende der Sternentstehung verantwortliche primäre Mechanismus in einer Galaxie anzusehen ist.

Der genaue Strangulationsmechanismus für (entfernte) massereichere Galaxien bleibt jedoch unklar. Diese Galaxien kommen in der näheren Umgebung der Milchstraße relativ selten vor.

Die Studie kann aufgrund fehlender Beobachtungen bisher keine Aussagen über die Wirksamkeit eines entsprechenden Mechanismus für entfernte Galaxien machen, die zumeist eine hohe Rate der Sternentstehung zeigen und große Mengen Gas enthalten.

Abb. 2 Riesige Gaswolken regnen von außen auf die Milchstraße.
Kompositaufnahme der Galaxis im Radio- und visuellen Bereich.
Der Pfeil markiert die Richtung zum Zentrum der Milchstraße. Innerhalb der
Markierung (Ellipse) befinden sich sog. Hochgeschwindigkeitswolken (HVC) [1] oberhalb der Ebene der Milchstraße, die auf unsere Galaxis regnen und sie mit
neuem Material für die weitere Sternentstehung versorgen. Die markierte Wolke
besitzt nur wenige schwere Elemente.
© I. Kallick/Lund Observatory/Dwingeloo Observatory/Hulsbosch et al.

Im Falle der Milchstraße wissen wir, dass immer noch große Mengen Gas auf die Galaxis fallen (Abb. 2); das bedeutet, die Sternentstehung in der Milchstraße wird nicht in der nahen Zukunft enden.
　

Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns unter kontakt@ig-hutzi-spechtler.eu

Ihre
IG Hutzi Spechtler – Yasmin A. Walter

Quellenangaben:

[1] Mehr Information über astronomische Begriffe
www.wikipedia.de

[2] Peng, Y., et al., Nature 521, 192-195 (May 14, 2015)

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