Sternentstehung in Galaxien bremst sich selbst aus

Je mehr neue Sterne eine Galaxie produziert, desto stärker schränkt sie ihr künftiges Wachstum ein. Das zeigt der Nachweis eines kräftigen galaktischen Winds, der Gas aus der elf Millionen Lichtjahre entfernten Spiralgalaxie NGC 253 herausbläst. Das Sternsystem ist eine sogenannte Starburstgalaxie, in der explosionsartig neue Sterne entstehen. Die Beobachtungen eines internationalen Forscherteams mit der Teleskopanlage ALMA der Europäischen Südsternwarte ESO zeigen, dass die Galaxie dreimal so viel Gas auswirft, wie sie in Sterne umwandelt. Die ausgestoßene Materie könne künftig nicht mehr als Rohmaterial für neue Sterne dienen, schreiben die Astronomen im Fachblatt „Nature“. Dieser Rückkopplungseffekt erkläre auch, warum die Himmelsforscher weniger extrem massereiche Galaxien finden als die Theorie vorhersagt.

Galaktischer Wind von NGC 253

„Mit der fantastischen Auflösung und Empfindlichkeit von ALMA können wir erstmals den massiven Strom aus kaltem molekularem Gas sehen, der durch den von jungen Sternen erzeugten Druck angetrieben wird“, erklärt Alberto Bolatto von der University of Maryland in den USA. Die Astronomen schätzen, dass der galaktische Wind jedes Jahr neun Sonnenmassen an Gas aus NGC 253 heraus bläst. Dagegen entstehen in der Galaxie jährlich drei neue Sterne. Das wiederum ist eine erheblich größere Produktionsrate als in normalen Galaxien wie der Milchstraße. Solche Starbursts haben im frühen Kosmos eine wichtige Rolle bei der Sternentstehung gespielt. „Wir sehen hier also ein heutiges Beispiel für einen Vorgang, der im jungen Universum gang und gäbe war“, so Bolatto.

Frühere Beobachtungen im Röntgenbereich hatten bei NGC 253 bereits einen Wind aus heißem ionisiertem Gas gezeigt. Dieser Strom allein wäre jedoch zu schwach, um einen Einfluss auf die künftige Entwicklung des Sternsystems zu haben. Bolatto und seine Kollegen haben die Galaxie – die uns am nächsten stehende Starburstgalaxie am südlichen Sternenhimmel – deshalb mit ALMA beobachtet, einer Antennenanlage für Radiostrahlung im Millimeter- und Submillimeterbereich. Damit konnten die Forscher auch den kühleren Wind aus nichtionisiertem Gas nachweisen. Der Wind hat eine Geschwindigkeit von 40 bis 250 Kilometern pro Sekunde und könnte die Sternentstehung innerhalb von 60 Millionen Jahren zum Erliegen bringen.

„Wir haben die Starbursregion in NGC 253 zehn Jahre lang untersucht, aber vor ALMA hatten wir keine Chance, diese feinen Details zu sehen“, stellt Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg fest. Das im März offiziell in Betrieb genommene ALMA-Teleskop steht auf dem 5000 Meter hoch gelegenen Chajnantor-Plateau in der chilenischen Atacamawüste. ALMA besteht aus insgesamt 66 Antennen, davon 54 mit zwölf Metern und 12 mit sieben Metern Durchmesser. Das Team um Bolatto und Walter hat für seine Beobachtungen eine frühe Konfiguration der Anlage aus nur 16 Antennen genutzt. „Es ist aufregend, sich auszumalen“, so Walter, „was uns die komplette ALMA mit ihren 66 Antennen über diese Art von Materieströmen zeigen wird.“