Die NASA-Raumsonde XRISM hat Winde gemessen, die aus der Starburst-Galaxie Messier 82 (M82) mit erstaunlichen 2 Millionen Meilen pro Stunde (3,21 Millionen Kilometer pro Stunde) ausbrechen. Diese Entdeckung bestätigt lang gehegte Theorien darüber, wie die Sternentstehung starke galaktische Ausflüsse antreibt, wirft aber auch ein Schlaglicht auf wichtige Diskrepanzen, die Astronomen jetzt mit aller Kraft zu erklären versuchen.
Die „Zigarrengalaxie“ und ihre extremen Abflüsse
M82, 12 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Ursa Major, ist eine „Starburst-Galaxie“ – das heißt, sie produziert zehnmal so schnell Sterne wie unsere eigene Milchstraße. Diese intensive Sternentstehung führt zu extremer Aktivität im Kern der Galaxie und schleudert überhitztes Gas und Staub in kolossalen Winden heraus, die sich über 40.000 Lichtjahre erstrecken. Diese Winde wurden von mehreren Teleskopen beobachtet, darunter Hubble, James Webb, Chandra und Spitzer.
Die Hauptfrage dieser neuesten Forschung war, ob diese Ausflüsse in direktem Zusammenhang mit der schnellen Sternentstehung und der Supernova-Aktivität im Zentrum der Galaxie stehen. Die Antwort scheint ja zu lauten, allerdings mit überraschender Komplexität.
Die bahnbrechenden Messungen von XRISM
Mit seinem Resolve-Instrument entdeckte XRISM Röntgenstrahlung, die von überhitztem Eisen im Kern von M82 emittiert wird. Dabei wurden Temperaturen von bis zu 25 Millionen Grad Celsius festgestellt – Hitze, die einen enormen Druck nach außen erzeugt. Diese Messungen bestätigen, dass Stoßwellen von Sternentstehung und Supernovae tatsächlich die Winde antreiben, aber die beobachteten Geschwindigkeiten übertreffen die Vorhersagen einiger bestehender Modelle.
„Wir hatten nicht die Möglichkeit, die Geschwindigkeiten zu messen, die zum Testen der Hypothese erforderlich waren … Jetzt sehen wir, dass sich das Gas noch schneller bewegt, als einige Modelle vorhersagen.“ – Erin Boettcher, University of Maryland und NASA Goddard Space Flight Center.
Ein fehlendes Massenrätsel
Das Team fand heraus, dass M82 pro Jahr Material ausstößt, das der Menge von sieben Sonnen entspricht. Die Daten von XRISM deuten jedoch darauf hin, dass nur vier dieser Sonnenmassen auf den beobachteten Wind zurückzuführen sind. Wohin gehen die restlichen drei Sonnenmassen?
Forscher vermuten, dass diese über andere Mechanismen als heißes Gas entweichen könnten oder dass aktuelle Modelle die gesamte Ausflussrate unterschätzen. Die Diskrepanz ist erheblich, da sie die Vollständigkeit unseres Verständnisses von Starburst-Galaxien in Frage stellt.
Implikationen für die galaktische Evolution
Die Ergebnisse von XRISM zwingen Wissenschaftler dazu, ihr Verständnis der Funktionsweise von Starburst-Galaxien zu verfeinern. Einige bestehende Modelle stammen aus den 1980er Jahren und diese neuen Daten bieten eine dringend benötigte Gelegenheit, sie zu validieren oder zu überarbeiten.
Die Forschung gibt auch Aufschluss über den Zusammenhang zwischen galaktischen Winden und kosmischer Strahlung. Die gleichen Kräfte, die diese Ausflüsse antreiben, beschleunigen wahrscheinlich auch hochenergetische Teilchen, was darauf hindeutet, dass Starburst-Galaxien wichtige Quellen kosmischer Strahlung sein könnten.
Die laufenden Beobachtungen von XRISM werden entscheidend für die Lösung des Rätsels um die fehlende Masse und die Erstellung genauerer Modelle von Starburst-Galaxien sein und möglicherweise neue Erkenntnisse über die galaktische Entwicklung liefern.
