(NASA/ESA/Hubble Heritage/Hubble-Zusammenarbeit/A. Evans/University of Virginia/NRAO/Stony Brook University) In einer wilden Galaxie, die über eine halbe Milliarde Lichtjahre entfernt ist, haben Astronomen molekularen Sauerstoff entdeckt. Es ist erst der dritte derartige Nachweis überhaupt außerhalb des Sonnensystems – und der erste außerhalb der Milchstraße.
Sauerstoff ist nach Wasserstoff (natürlich) und Helium das dritthäufigste Element im Universum. Daher sind seine Chemie und sein Vorkommen in interstellaren Wolken wichtig für das Verständnis der Rolle molekularen Gases in Galaxien.
Immer wieder haben Astronomen mit Sauerstoff nach Sauerstoff gesucht Millimeter-Astronomie , das die von Molekülen emittierten Radiowellenlängen erkennt; und Spektroskopie, die das Spektrum analysiert, um nach Wellenlängen zu suchen, die von bestimmten Molekülen absorbiert oder emittiert werden.
Doch diese Untersuchungen ergaben einen rätselhaften Mangel an Sauerstoffmolekülen. Das bedeutet, dass „immer noch ein umfassendes Bild der Sauerstoffchemie in verschiedenen interstellaren Umgebungen fehlt.“ schrieb ein Team von Astronomen unter der Leitung von Junzhi Wang von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in einem neuen Artikel.
Ein Ort, an dem molekularer Sauerstoff nachgewiesen wurde, ist der Orionnebel ; Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Sauerstoff im Weltraum an Wasserstoff in Form von Wassereis gebunden ist, das an Staubkörnern haftet.
Aber der Orionnebel ist eine Sternentstehungsstätte, und es ist möglich, dass die intensive Strahlung sehr heißer junger Sterne das Wassereis in Sublimation versetzt und die Moleküle spaltet, wodurch Sauerstoff freigesetzt wird.
Das bringt uns zu einer Galaxie namens Markarian 231.
Markarian 231 ist etwas Besonderes. Es ist 561 Millionen Lichtjahre entfernt und wird von einem Quasar angetrieben. Das ist ein extrem leuchtender galaktischer Kern mit einem aktiven Supermassivstoff schwarzes Loch in der Mitte. Sie sind die hellsten Objekte im Universum und Markarian 231 enthält den der Erde am nächsten gelegenen Quasar.
Tatsächlich gehen Astronomen davon aus, dass Markarian 231 über zwei aktive Supermassive verfügen könnte Schwarze Löcher in seiner Mitte, wirbeln mit rasender Geschwindigkeit umeinander herum .
Ein aktiver galaktischer Kern treibt molekulare Ausflüsse an und erzeugt kontinuierliche Schocks von der Art, dass Sauerstoff aus Wasser in Molekülwolken freigesetzt werden könnte. Da die molekularen Ausflüsse in Markarian 231 besonders schnell sind, machten sich Wang und Kollegen auf die Suche nach Sauerstoff.
Verwendung der IRAM 30-Meter-Radioteleskop In Spanien beobachteten sie die Galaxie vier Tage lang in verschiedenen Wellenlängen. In diesen Daten fanden sie die spektrale Signatur von Sauerstoff, was mit der Schockhypothese übereinstimmt.
„Bei Tiefenbeobachtungen in Richtung Markarian 231 mit dem 30-Meter-Teleskop IRAM und NOEMA konnten wir zum ersten Mal die Emission von [molekularem Sauerstoff] in [einer] externen Galaxie feststellen.“ schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .
„Das erkannte O 2 Die Emission befindet sich in Regionen, die etwa 10 kpc (32.615 Lichtjahre) vom Zentrum von Markarian 231 entfernt sind, und kann durch die Wechselwirkung zwischen dem aktiven galaktischen Kern-getriebenen Molekülausfluss und den Molekülwolken der äußeren Scheibe verursacht werden.
Die Messungen des Teams ergaben, dass die Häufigkeit von Sauerstoff im Vergleich zu Wasserstoff etwa 100-mal höher war als im Orionnebel, sodass die Galaxie möglicherweise eine intensivere Version desselben Molekülspaltungsprozesses durchläuft.
Da es sich bei Markarian um eine Starburst-Galaxie handelt, die eine rasante Sternentstehung durchläuft, könnte dies möglich sein. Nur eine Region in der Galaxie bildet neue Sterne mit einer Rate von über 100 Sonnenmassen pro Jahr. Im Gegensatz dazu ist die Milchstraße ziemlich ruhig, mit einer Sternentstehungsrate von etwa 1 bis 2 Sonnenmassen .
Andererseits könnten diese Ergebnisse auch bedeuten, dass weitere Beobachtungen durchgeführt werden müssen, um zu bestätigen, dass die Astronomen ihre Ergebnisse richtig als Sauerstoff interpretieren.
Wenn die Ergebnisse zutreffen, könnte das Phänomen genutzt werden, um mehr über molekularen Sauerstoff in Galaxien und den molekularen Ausfluss aus einem aktiven galaktischen Kern zu verstehen, sagten die Forscher.
„Dieser erste Nachweis von extragalaktischem molekularem Sauerstoff bietet ein ideales Werkzeug zur Untersuchung aktiver galaktischer Kern-getriebener molekularer Ausflüsse auf dynamischen Zeitskalen von mehreren zehn Megajahren“, schrieben sie.
'Ö 2 könnte ein wichtiges Kühlmittel für molekulares Gas in solchen Regionen sein, die von aktiven galaktischen Kernausflüssen betroffen sind.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal .