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3-D-Spektroskopie naher Blauer Kompakter Galaxien: Auf dem Weg zu einem tieferen Verständnis sternbildender Galaxien im lokalen und entfernten Universum

Fachliche Zuordnung Astrophysik und Astronomie
Förderung Förderung von 2013 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237013364
 
Erstellungsjahr 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Blaue kompakte Galaxien (BCGs) sind für das Verständnis der Galaxienentstehung, -entwicklung und des Sternentstehungsprozesses (SF) von entscheidender Bedeutung. Sie können als einzigartige Verbindung zum frühen Universum im Kontext eines kalten Universums mit dunkler Materie dienen, in dem sich die Strukturen hierarchisch bilden und kleine Objekte zuerst, bei relativ hohen Rotverschiebungen, kollabieren. Ebenso bilden BCGs aufgrund ihrer geringeren Größe und Masse im Vergleich zu normalen Galaxien keine spiralförmigen Dichtewellen und keine Scheibeninstabilitäten aus. Dies macht sie zu hervorragenden Laboratorien für die Untersuchung von SF auf galaktischer Skala und der Auswirkungen massiver Sternrückkopplungen. In diesem Projekt führten wir die erste umfassende Analyse einer großen Stichprobe von BCGs mittels Integralfeldspektroskopie durch. Die Hauptziele waren: i) die unterschiedlichen Sternpopulationen in den untersuchten Galaxien zu entschlüsseln und zu charakterisieren, ii) ihren Entwicklungsstatus und ihre Sternentstehungsgeschichte einzugrenzen sowie iii) die Mechanismen zu identifizieren, die die SF in diesen Objekten auslösen und aufrechterhalten. Wir haben Beobachtungen von 26 BCGs gesammelt und Karten der Kontinuumsstrahlung, Emissionslinien, Linienverhältnisse, Geschwindigkeitsfelder, Geschwindigkeitsdispersion sowie Karten der physikalischen Parameter und Häufigkeiten erstellt. Diese umfassenden Informationen ermöglichten es uns, verschiedene Sternpopulationen räumlich zu unterscheiden, und durch den Vergleich der spektroskopischen Observablen für jeden räumlich aufgelösten Cluster bzw. Population mit den Vorhersagen evolutionärer Synthesemodelle konnten wir das Alter, die anfängliche Massenfunktion und die Metallizität der einzelnen Sternkomponenten eingrenzen. Die meisten der analysierten Galaxien zeigten Hinweise auf mindestens drei verschiedene Sternpopulationen: einen sehr jungen Starburst, eine Komponente mittleren Alters und einen alten, meist regularen stellaren Hintergrund (stellar host), der mehrere Gigajahre alt ist. Wir untersuchten die Anregungsmechanismen, indem wir die Informationen aus ortsaufgelösten Diagnosediagrammen kombinierten mit der Morphologie, dem Ionisationsmuster und der Kinematik der Galaxien. In bemerkenswertem Kontrast zu früheren Arbeiten haben wir aufgedeckt, dass zusätzlich zu jungen massereichen Sternen auch Schocks von kollektiver Wirkung massiver Sternwinde und Supernova-Überresten eine entscheidende Rolle bei der Anregung von BCGs spielen. Mehrere Beobachtungsmerkmale wie Schweife, Brücken und Filamente in Bereichen mit geringer Oberflächenhelligkeit, das Vorhandensein von Superstellarhaufen (SSCs), die Geschwindigkeitsdispersionsmuster, Stoßwellenbereiche, zentral konzentrierte Sternbildung und beträchtliche Mengen an Staub unterstützen die Annahme von Wechselwirkungen als Auslösemechanismus von SF in BCGs. Dieses Ergebnis eröffnet eine sehr interessante Forschungsrichtung, da Verschmelzungen und Wechselwirkungen in nahe gelegenen BCGs somit eine einzigartige Gelegenheit bieten wurden, das hierarchische Szenario unter Bedingungen zu untersuchen, die denen im Universum mit hoher Rotverschiebung während der Epoche der Galaxienentstehung sehr ähnlich sind.

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