Studie des hierarchischen Wachstums der großräumigen Struktur des frühen Kosmos und deren Einfluss auf die Bildung von Galaxien mit KMOS

• Antragsteller: Dr. David Wilman
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 209829205

In den inneren, dichten Bereichen von dunklen Halos kommt es zur Abkühlung von Gas, zur Sternbildung und zur Geburt von Galaxien. Die meisten Sterne entstehen in Scheiben, der Drehimpuls des akkretierten Gases wird erhalten. Die Stern- und Galaxienbildung erreicht nach ein paar Gigajahren ihren Höhepunkt, wobei die meisten Sterne gemäß der Gasdrehimpulserhaltung in turbulenten Scheiben entstehen. Das Wachstum der Galaxien und ihrer Scheiben ist mit der Gasakkretionsrate und dem Gasdrehimpuls aus der kosmischen Umgebung der Galaxie verknüpft.Durch unser DFG- Vorgängerprojekt und den damit verbundenen 75 KMOS3D Beobachtungsnächten aus dem VLT-KMOS Programm konnten wir Halpha+[NII] Emissionslinienkomplexe (die Gebiete neu entstandener Sterne markieren) zur Hochphase der Galaxienentstehung (z=0.7-2.8) in ~600-800 masseselektierten Galaxien kartieren. Die Gesamtzeit für das Projekt und die möglichkeit mit KMOS 24 Galaxien im nahen Infrarot gleichzeitig spektroskopisch kartieren zu können, hat uns erlaubt Sternentstehung sogar in Galaxien mit sehr niedriger Sternbildungsrate zu vermessen. Zusammen mit HST Bildern konnten wir deshalb radiale Profile in Halpha (d.h. Sternentstehung) mit einer bisher nicht erreichten Tiefe und im Kontinuumlicht (d.h. ältere Sterne) ableiten.Wir haben Maße für die Umgebungsbedingungen mit einer für so hohe Rotverschiebungen bisher unerreichten Präzision abgeleitet und kalibriert, indem wir die hervorragende Abdeckung unserer Beobachtungsfelder, speziell durch die 3dHST Durchmusterung, aus der die KMOS3D Galaxien selektiert wurden, ausgenutzt haben. Damit haben wir die nötigen Mittel, um zu erforschen wie die Umgebungsbedingungen das Galaxienwachstum beeinflussen.Wir wollen den gesamten Datensatz und die von uns bzw. in unserer Kollaboration entwickelten Methoden und Datenprodukte voll ausschöpfen. Wir sind in der konkurrenz losen Position, Grösse und Morphologie sowohl der KMOS3D Galaxien als auch der Galaxien aus den HAGGIS und Ha3 Vergleichsproben im nahen Universum zu quantifizieren (in 1D und in 2D). Die momentane, späte Galaxienentwicklungsphase ist durch das Verlöschen der Sternbildung bestimmt, sowohl in massereichen Galaxien als auch in Satellitengalaxien grosser Halos. Durch detailierte Vergleiche mit dem nahen Universum können wir das Anwachsen und Nachlassen der Sternbildung in Galaxien und ihren Scheiben über 85% der Geschichte des Universums und eine grosse Spanne verschiedener Umgebungsbedingungen verfolgen. Da wir mit KMOS3D die Bildung rotierender Scheiben räumlich aufzulösen können, können wir damit auch eingrenzen, welcher Einfluss Gasaustöße durch AGNs und Umgebungsprozesse auf das Nachlassen der Sternbildung haben. Schließlich werden wir unsere Ergebnisse mit semianalytischen und hydrodynamischen Galaxienentstehungsmodellen vergleichen und in den physikalischen Gesamtkontext einordnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen