Als ich letztes Jahr über die bahnbrechenden kosmischen Bilder des James-Webb-Weltraumteleskops berichtete, beschrieb ich ein phänomenales Porträt von Stephans Quintett mit einer Reihe widersprüchlicher Worte – was, wie ich zugebe, zur Standardpraxis wird, wenn es um Weltraumspektakel geht.
Diese Schar von fünf Galaxien, von denen einige viel zu nahe wirbeln, um sich wohl zu fühlen, enthält ein Reich, das „für ein Märchenuniversum geeignet ist“, hatte ich gesagt. Aber ich konnte auch nicht umhin, mich durch das „furchterregende“ Schwarze Loch beunruhigt zu fühlen, das im Zentrum eines anderen funkelnden Nebels lauert und diese Ecke des Universums insgesamt als „beängstigend“ bezeichnet, da diese Galaxien sicherlich in einer letztendlich tödlichen Luft eingeschlossen sind – erschütternder Tanz.
Und je mehr wir über Stephans Dark-Engel-Quintett erfahren, desto klarer wird, dass dieser Teil unserer Welt genauso majestätisch und einschüchternd ist, wie er aussieht. Während einer jährlichen American Astronomical Society Pressekonferenz Am Montag sagten Wissenschaftler, dass weitere Beobachtungen mit dem JWST und dem leistungsstarken Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) absolut ergeben haben Chaos zwischen diesen fünf leuchtenden Galaxien geschieht.
Zunächst erzeugt eine Galaxie – offiziell NGC 731b genannt, auch als „Eindringling“ bekannt – eine riesige Schockwelle, die mehrmals so groß ist wie unsere gesamte Milchstraße, da sie in den intergalaktischen Raum der anderen vier “eindringt”. Auf dem Weg dorthin verursacht diese äußerst intensive Welle eine Menge Drama, weil sie eine „Recyclinganlage“ für Wolken aus warmem und kaltem molekularem Wasserstoffgas im Quintett in Gang bringt.
„Eine Molekülwolke, die intergalaktische Gase durchdringt und Chaos hinterlässt, ist möglicherweise selten und noch nicht vollständig verstanden“, sagte Bjorn Emonts, Astronom am National Radio Astronomy Observatory und Mitforscher des Projekts, in a Pressemitteilung. „Aber unsere Daten zeigen, dass wir den nächsten Schritt getan haben, um das schockierende Verhalten und den turbulenten Lebenszyklus von molekularen Gaswolken in Stephans Quintett zu verstehen.“
Und als ob das nicht wild genug wäre, entdeckte das Team neben dem Quintett auch ein riesiges Gasbündel, das stetig auseinander brach, während sich in der Nähe ein separater Schweif aus warmem Gas bildete.
Um letzteres zusammenzufassen, ist dieser Schweif ein Hinweis auf eine mögliche Babygalaxie. Ja, das würde der turbulenten Sitcom an diesem Ende des Universums, das glücklicherweise zwischen 39 Millionen und 340 Millionen Lichtjahre von Ihrem Sitzplatz entfernt liegt, einen weiteren Charakter hinzufügen. (Eine der Galaxien im Vordergrund ist deutlich näher als ihre Tanzpartner).
Eine Nahaufnahme einer Sternengalaxie in Stephans Quintett, mit freundlicher Genehmigung von JWST der NASA.
Screenshot von Monisha Ravisetti/NASA
Die Wurzel des Chaos
Schockwellen, wie die, die durch die Umgebung von Stephans Quintett schlagen, werden im Allgemeinen vor einem Objekt erzeugt, das sich schneller als die Schallgeschwindigkeit durch ein gasförmiges Medium bewegt.
In diesem Fall ist NGC 731b das Objekt, das mit atemberaubenden 800 Kilometern pro Sekunde durch das Gasgewebe des Weltraums rast zweite (fast 500 Meilen pro Sekunde). „Bei dieser Geschwindigkeit“, so die Pressemitteilung, „würde eine Reise von der Erde zum Mond nur acht Minuten dauern.“
“Im Jahr 2006 entdeckte unser Team mit Spitzer eine bemerkenswerte Tatsache”, sagte Philip Appleton, ein Astronom am Caltech und Mitautor einer Studie über die Ergebnisse, während der Konferenz.
Innerhalb der Stoßwelle fanden die Forscher eine große Menge bestimmter Wasserstoffmoleküle, die im Infrarotbereich strahlten, gemischt mit Röntgenemissionen, von denen normalerweise erwartet wird, dass sie zurückbleiben rein wenn sie von solchen Phänomenen herrühren. “Diese Moleküle würden Schockwellen normalerweise nicht überleben, die sich schneller als 30-50 Kilometer pro Sekunde ausbreiten”, erklärte Appleton.
Also fragte sich das Team intuitiv: Was geht hier vor?
Das bringt uns zurück zu der großen Verwirrung, über die ich vorhin gesprochen habe.
Grundsätzlich erkannte das Team, dass das gasförmige Medium, in das diese Schockwelle eintaucht, irgendwie „klumpig“ ist. Und diese Klumpen, erklärte Appleton, scheinen in kleinere Klumpen, sogenannte Wolken, zersplittert zu werden, wenn sich der Schock durch den Weltraum ausbreitet – und diese Wolken sind die Quelle der fragwürdigen Wasserstoffemission. Dann, Appleton sagte, dass all dieser Wasserstoff sich der heftigen Schockwelle selbst anschließt.
Mit anderen Worten, Wasserstoff in der Region scheint sowohl durch warmes als auch kaltes Gas, das die Schockwelle umgibt, „recycelt“ zu werden. Und im Jahr 2006 entdeckte das Team all den recycelten Wasserstoff, während es die Welle verfolgte.
„Das ist wichtig, weil molekularer Wasserstoff das Rohmaterial bildet, aus dem letztendlich Sterne entstehen können“, sagte Appleton in der Pressemitteilung, „das Verständnis seines Schicksals wird uns also mehr über die Entwicklung von Stephans Quintett und Galaxien im Allgemeinen verraten.“
Während die Schockwelle ihre klumpigen Hindernisse durchdringt, schafft all diese heftige Aktivität aufgrund der gesamten Recycling-Situation das, was Appleton “unerwartete Strukturen” nennt. Eine dieser seltsamen Strukturen besteht im Wesentlichen aus zwei kalten Wolken, die durch einen Faden aus warmem molekularem Wasserstoffgas verbunden sind. Stellen Sie sich eine Hochgeschwindigkeitskugel vor, die eine Wolke durchbohrt und eine ringförmige Gestalt hinter sich herzieht.
Und das andere ist natürlich das, was der Schweif einer aufkeimenden Galaxie zu sein scheint.
(Links): Feld 6 befindet sich im Zentrum der Hauptschockwelle und recycelt warmes und kaltes Wasserstoffgas, während eine riesige Wolke kalter Moleküle immer wieder zu einem warmen Schweif aus molekularem Wasserstoff gestreckt wird. (Mitte): Feld 5 enthüllt zwei kalte Gaswolken, die durch einen Strom aus warmem molekularem Wasserstoffgas verbunden sind, das durch eine Hochgeschwindigkeitskollision gekennzeichnet ist und die warme Gashülle um die Region speist. (Rechts): Feld 4 zeigt eine stabilere, weniger turbulente Umgebung, in der Wasserstoffgas kollabierte und etwas bildete, von dem Wissenschaftler glauben, dass es sich um eine kleine Zwerggalaxie in Formation handelt.
ESO/NAOJ/NRAO)/JWST/P. Appleton/B. Saxton
“Was wir sehen, ist der Zerfall einer riesigen Wolke kalter Moleküle in superheißem Gas, und interessanterweise … es durchläuft einfach warme und kalte Phasen”, sagte Appleton. „Wir verstehen diese Zyklen noch nicht vollständig, aber wir wissen, dass das Gas recycelt wird, weil die Länge des Schweifs länger ist als die Zeit, die es dauert, bis die Wolken, aus denen er besteht, zerstört werden.“
In Zukunft beabsichtigt das Team, mithilfe spektroskopischer Beobachtungen genau zu verfolgen, wie sich das gesamte Gas um die Schockwelle herum bewegt. Auf diese Weise wäre es möglich herauszufinden, wie schnell sich das Gas bewegt und wie es wird aufgeheizt oder abgekühlt, wenn die Schockwelle durch das Gebiet pulsiert.
Dies lässt uns an einem berühmten Boxenstopp zurück – einem, den die meisten der größten astronomischen Entdeckungen unserer Generation passieren.
“Diese neuen Beobachtungen haben uns einige Antworten gegeben, uns aber letztendlich gezeigt, wie viel wir noch nicht wissen”, sagte Appleton. „Im Wesentlichen haben wir eine Seite der Geschichte. Jetzt ist es an der Zeit, die andere zu bekommen.“