13/12/2012 - Die chemische Entwicklung des Universums während der letzten zehn Milliarden Jahre wird aufgeklärt

Menéame

Eine Studie, angeführt von der Institut für Astrophysik von Andalusien (IAA-CSIC), analysiert 20.000 Galaxien bei der Probenahme berücksichtigt werden zCOSMOS. Er kommt zu dem Schluss, dass die weiter entfernten Galaxien weniger schwere Elemente aufweisen als die des Lokaluniversums, was das hierarchische Modell der Galaxienbildung bestätigt.

Zwischen der chemischen Zusammensetzung des Uruniversums, das praktisch aus Wasserstoff (93%) und Helium (7%) und die derzeitige Zusammensetzung mit unterschiedlichen Proportionen einer langen Liste von Elementen (Kohle, Sauerstoff, Eisen, Stickstoff...). Das Studium der chemischen Evolution der Galaxien ist für das Verständnis der Geschichte des Universums von entscheidender Bedeutung, und eine kürzlich von Henry Pérez Montero (IAA-CSIC) hat diesbezüglich Zweifel aufkommen lassen: Die weiter entfernten Galaxien - und damit jünger - haben einen geringeren Anteil an schweren Elementen als die des Lokaluniversums und bestätigen damit das Modell, das besagt, dass die großen Galaxien sich aus der Fusion kleinerer Galaxien gebildet haben.

Es waren die Sterne, die durch die Kernreaktionen in ihrem Zentrum die Veränderung operierten und den Anteil der Metalle (in Astrophysik die schwereren Elemente als Wasserstoff und Helium) erhöhten. "Es ist wie eine Fabrik, ein riesiger Ofen, in dem Wasserstoff schwerere Elemente hervorbringt, die durch Winde und die Freisetzung von Material in Supernova-Explosionen in die Mitte freigesetzt werden," so Enrique Pérez Montero, Forscher des Instituts für Astrophysik in Andalusien (IAA-CSIC).

THEORIEN IN DER KRANKHEIT

Die chemische Evolution der Galaxien wird durch die sogenannte "Metallizitätsmasse-Beziehung" untersucht, die den Anteil der schweren Elemente analysiert, die eine Galaxie im Vergleich zur Gesamtmasse der Sterne enthält. Diese Beziehung ist im Lokaluniversum gut etabliert: Zwerggalaxien sind bekanntlich weniger metallisch als Massengalaxien. "Die Frage war, ob diese Beziehung in allen kosmologischen Phasen gleich war oder ob sie sich entwickelt hat. Sie begannen Messungen durchzuführen, und es wurde festgestellt, dass Galaxien in jungen Zeiten des Universums eher weniger Metall enthalten waren," sagt Enrique Pérez Montero (IAA-CSIC).

Im Jahr 2010 wurde jedoch in einer Studie diese Ergebnisse als Lüge entlarvt, indem man auf eine selektive Szene in Verbindung mit der Sternenbildungsrate der Galaxien oder der Anzahl der Sterne pro Zeiteinheit hinwies, die sie bilden können. Eine hohe Sternformationsrate wird in der Regel von geringerer Metallizität begleitet, da in vielen Galaxien die Sternformation durch die Aufnahme von wenig verarbeitetem Gas ausgelöst wird, wodurch das Gesamtverhältnis der komplexen Elemente verringert wird.

Da gerade Galaxien mit stellaren Ausbrüchen am hellsten sind und daher in großen Entfernungen leichter nachweisbar sind, kam man zu dem Schluss, dass der Metallgehalt während der kosmologischen Geschichte konstant geblieben ist und dass das, was als Evolution interpretiert worden war, ein Ausleseeffekt war.

DIE ENTWICKLUNGEN BESTÄTIGT

Aber der Artikel von Pérez Montero und seinen Mitarbeitern widerlegt diese Schlußfolgerung. Zum einen berechnet und korrigiert sie die Sternbildungsrate, um Schekel zu vermeiden; zum anderen untersucht sie statt sich nur an den Sauerstoffgehalt zu binden, der gewöhnlich der Angestellte ist und von der Sternbildung abhängt, das Verhältnis zwischen Stickstoff und Sauerstoff - unabhängig von der Sternenbildungsrate - um die Menge der Metalle in den 20 000 Galaxien der zCOSMOS-Probe (einer der tiefsten und umfassendsten bislang) zu bestimmen, die durch eine große internationale Zusammenarbeit auf der Grundlage von Daten mit einem der VLT-Teleskope der Europäische Südliche Beobachtungsstelle (ESO) in Chile.

"Mit dieser Probenahme haben wir die Metallizität in den letzten zehn Milliarden Jahren gemessen, etwas, das noch nie erreicht wurde, und wir haben bestätigt, dass das Universum, als es jünger war, die Metallmasse eher flach war: das heißt, die großen und kleinen hatten einen ähnlichen Anteil an Metallen, im Gegensatz zu dem, was im Lokaluniversum geschieht," schließt Pérez Montero (IAA-CSIC). 

Die Evolution der metallischen Masse Beziehung ist ein Beweis für das hierarchische Modell der Galaxienbildung, das besagt, dass im primitiven Universum große Galaxien als Fusion kleiner Galaxien entstanden sind. Die Verschmelzung zweier kleiner Galaxien mit geringer Metallizität erzeugt eine Galaxie mit der doppelten Sternmasse, aber mit der Metallizität der kleinen Galaxien; selbst wenn die Fusion die Sternbildungsrate abfeuert, muss es einige Zeit dauern, bis die Sterne Metalle erzeugen, sie freisetzen und der Galaxie die für ihre Masse passende Metallizität verleihen.

"Die Tatsache, dass die Metallmasse im jüngsten Universum flacher ist, deutet darauf hin, dass die Verschmelzungen im Uruniversum häufiger waren, und das bestätigt das hierarchische Modell. Wenn sich die Galaxien isoliert gebildet hätten, wäre die Beziehung Metallic Masse gleich zu jeder Zeit, die du siehst," so Perez Montero (IAA-CSIC).

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Bezug:

E. Pérez-Montero et al. The cosmic evolution of oxygen and nitrogen abundances in star- Forming galaxies over the past 10 Gyr. Astronomy & Astrophysics(en prensa) http://arxiv.org/abs/1210.0334 "

Ansprechpartner:

Institut für Astrophysik Andalusien (IAA-CSIC)

Referat Presse und Kommunikation

Silbia López de Lacalle - sll[arroba]iaa.es - 958230532

http://www.iaa.es
http://www-divulgacion.iaa.es

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