Neue Messungen enthüllen die riesigen Halos, die jede Galaxie im Universum umgeben

Haben Sie jemals davon geträumt, 150.000 $ zu wetten? Wenn Sie Recht haben, öffnen Sie ein neues Fenster zum Universum. Aber wenn Sie sich irren, haben Sie einfach viel Geld und Zeit verschwendet.

Genau das tat mein Team, als wir das Keck-Teleskop am Mauna-Kea-Observatorium auf Hawaii in etwas richteten, das wie das Vakuum des Weltraums aussah, in der Hoffnung, das verborgene Gas aufzudecken, das alle Galaxien des Universums umhüllt. Im Kontrollraum ertönte Jubel, als uns klar wurde, dass sich unser Wagnis ausgezahlt hatte.

In einer heute veröffentlichten Studie in Natürliche AstronomieWir enthüllen das erste detaillierte Bild des Gasschleiers, der eine Galaxie umgibt und sich über 100.000 Lichtjahre in den „leeren“ Weltraum erstreckt. Wenn unsere eigene Milchstraße einen ähnlichen Halo hat, ist es wahrscheinlich, dass sie bereits mit dem Halo unseres nächsten galaktischen Nachbarn, Andromeda, interagiert.

Der größte Teil des Universums besteht nicht aus hellen Sternen

Der Großteil der Materie im Universum findet sich nicht in den hellen Sternen, aus denen die spektakulären Bilder der Galaxien bestehen, die wir sehen. Einerseits sind Galaxien von dunkler Materie umgeben, die Astronomen als eine Art unsichtbares exotisches Teilchen betrachten.

Doch die meiste normale Materie kommt nicht in Sternen vor, sondern in riesigen Gaswolken, die Galaxien umgeben.

Wir glauben, dass diese Halos um Galaxien bis zu 70–90 % der normalen Materie im Universum enthalten (hauptsächlich bestehend aus Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoffgas).

Das Verständnis dieses diffusen Gases, aus dem alle Sterne und Planeten stammen, die wir sehen, hilft uns, unsere eigene Geschichte in größerem Maßstab besser zu verstehen.

Dieser Gashalo erstreckt sich jedoch über große Bereiche des Weltraums und ist daher äußerst lichtschwach. Tatsächlich ist es 10.000 bis 100.000 Mal schwächer als die hellen Teile von Galaxien.

Wir wissen von diesen Gashalos seit den 1950er Jahren, als Astronomen entdeckten, dass sie bestimmte Frequenzen des durch sie hindurchtretenden Lichts absorbieren.

Diese Messungen lassen jedoch riesige Regionen des Weltraums, die sich über Hunderttausende Lichtjahre erstrecken, in einem einzigen Punkt zusammenfallen. Daher wussten wir sehr wenig über die genaue Größe oder Form der Halos oder darüber, wie das Gas zwischen ihnen und ihren Muttergalaxien fließt.

Wie man einen galaktischen Halo sieht

Lange Zeit glaubte man, dass es unmöglich sei, Lichthöfe abzubilden. Dies änderte sich jedoch mit der Entwicklung eines neuen Typs von Spektrographen, eines Geräts zur Visualisierung des Spektrums unterschiedlicher Lichtwellenlängen in einem Bild, einem sogenannten „Bildschneider“.

Mit dem Image Slicer können wir spektroskopische Bilder von Regionen des Nachthimmels bei viel geringeren Pegeln aufnehmen als bei Instrumenten der vorherigen Generation.

Ein Team unter der Leitung von Chris Martin vom Caltech (einem unserer Mitarbeiter an diesem Projekt) baute einen ultralichtschwachen Spektrographen namens Keck Cosmic Web Imager und installierte ihn am Keck-Teleskop. Das Keck ist eines der größten optischen Teleskope der Welt und sein Standort auf dem Vulkan Mauna Kea auf Hawaii ist einer der besten astronomischen Standorte der Welt.

Mit dem neuen Gerät können wir extrem lichtschwache Dinge am Himmel sehen.

Mit diesem Instrument haben wir eine ganze Nacht lang den scheinbar leeren Raum um eine Galaxie beobachtet. Anschließend führten wir eine intensive Datenanalyse durch, da wir an den Grenzen der Leistungsfähigkeit des Teleskops arbeiteten.

Der Dank geht hier an Nikki Nielsen, heute Professorin an der University of Oklahoma, die die Datenanalyse und das Verfassen der Arbeit leitete, als sie in unserem Team an der Swinburne University arbeitete. Zu unserer großen Freude hat sich das Wagnis gelohnt und es uns ermöglicht, ein Bild des Gashalos um eine Galaxie zu erstellen.

Wie sieht der Gasschleier um Galaxien aus?

Unser Team machte Bilder vom Leuchten von Wasserstoff- und Sauerstoffgas über einer Region, die zehnmal größer ist als das, was wir normalerweise als „Galaxie“ bezeichnen würden.

Es war aufregend! Erstens, weil es die Idee bestätigte, dass sich der Großteil der gewöhnlichen Materie im Universum in diesen diffusen Gashöfen befindet.

Wir fanden auch heraus, dass die Galaxie nicht reibungslos im umgebenden Halo verschwindet. Es gibt einen abrupten Bruch von einem zum anderen.

In der Vergangenheit war die Art dieses Übergangs Gegenstand zahlreicher Debatten. In unseren Daten lässt sich leicht eine starke Veränderung in der Nähe der Grenze erkennen, an der sich die überwiegende Mehrheit der Sterne befindet.

Warum können wir den Heiligenschein sehen?

Es bleibt immer noch ein Rätsel, warum wir dieses Gas sehen können. Es leuchtet, aber wir wissen nicht warum.

Wir beobachten häufig das Leuchten von Wasserstoffgas im Inneren einer Galaxie, aber wir wissen, dass es leuchtet, weil es durch die starke Strahlung nahegelegener Sterne erhitzt wurde. Außerhalb einer Galaxie gibt es jedoch nicht genügend Sterne in der Nähe, um das Gas ausreichend zu erhitzen und das Leuchten zu erklären, das wir sehen.

Es ist möglich, dass der Halo aus Gasströmen besteht, die sich in verschiedene Richtungen bewegen. Wenn die Ströme mit hoher Geschwindigkeit zusammenstoßen, werden sie durch den Stoß zum Leuchten gebracht.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass einige sehr schwere Sterne und Schwarze Löcher (beide befinden sich innerhalb von Galaxien) sehr große Mengen ultravioletten Lichts erzeugen. Ein Teil dieses Lichts entweicht möglicherweise aus der Galaxie und könnte eine Art UV-Hintergrundbeleuchtung für den Kosmos liefern.

In Kombination mit sich schnell bewegenden Gasströmen könnte der ultraviolette Hintergrund ausreichen, um das von uns beobachtete Leuchten zu erzeugen, aber um sicherzugehen, sind weitere Beobachtungen erforderlich.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.