Erkundung der Entstehungsphase langsam rotierender Galaxien

• Antragsteller: Dr. Davor Krajnovic, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 462028968

Etwa ein Fünftel der gesamten Sternmasse des heutigen Universums ist in großen Galaxien eingeschlossen, die zwei besondere Eigenschaften haben: sie bilden keine Sterne und ihre Sterne zeigen keine geordnete Bewegung innerhalb der Galaxie. Diese Systeme gelten als Endprodukte der Galaxienentwicklung und unterscheiden sich stark von Galaxien in allen anderen Zeiten. In dem hier vorstellten Projekt wollen wir verstehen, wie Galaxien diesen Endzustand erreichen: Wie wird die Sternentstehung beendet? Wie verändern sich ihre Form von Scheiben zu Sphäroiden? Wie verlieren die Sterne den Drehimpuls, der vom sternbildenden Gas übernommen wird? Das Projekt zielt auf den Rotverschiebungsraum z<1 ab, der die letzten 8 Milliarden Jahre der Galaxienentwicklung abdeckt. Numerische Simulationen sagen voraus, dass dies der Zeitraum ist, in dem ein erheblicher Teil aller Galaxien von „schnellen Rotatoren“ (mit hohem Drehimpuls) zu „langsamen Rotatoren“ (mit geringem Drehimpuls) wechselt, von denen wir bislang kein klares Bild haben. Aktuelle Beobachtungsergebnisse legen nahe, dass sich Sterne in Galaxien im fernen Universum (hohe Rotverschiebung) größtenteils in rotierenden Gasscheiben bilden und daher den hohen Drehimpuls und die relativ geordnete Rotation erben. Einige bekannte Beispiele von massereichen Galaxien mit hoher Rotverschiebung, die bereits aufgehört haben Sterne zu bilden, weisen darauf hin, dass Sterne in solchen Systemen geordnete Bewegungen und hohe Drehimpulse haben. Dies impliziert, dass die charakteristische Prozesse die zur Einstellung der Sternenentstehung führen die interne dynamische Struktur von Galaxien nicht wesentlich verändern. Die Unterschiede zwischen den Galaxien bei hohen und niedrigen Rotverschiebungen deuten darauf hin, dass sich die innere Struktur der Galaxien in den vergangenen Milliarden Jahren stark verändert hat. Es gibt jedoch kaum Erklärungsansätze, wie diese Transformation abläuft, welche Hauptprozesse sie ermöglichen und in welchem Zusammenhang sie mit der Beendigung der Sternentstehung steht. Das Projekt wird die Sternkinematik (geordnete und zufällige Bewegungen) in Galaxien abbilden, den Sterndrehimpuls messen und die intrinsische Form von Galaxien als Funktion der Zeit (Rotverschiebung) bestimmen. Darüber hinaus wird das Projekt untersuchen, ob Sternentstehungsphasen direkt mit der Änderungen der internen dynamischen Struktur von Galaxien korrelieren. Die Galaxienstichprobe, für die dies geschehen wird, ist beispiellos groß und umfasst mehrere hundert Objekte, die mit MUSE Integral Field Unit (IFU) am VLT beobachtet wurden. Dies stellt sicher, dass das Projekt seine oben genannten Ziele erreicht und einen Vergleich mit den Eigenschaften lokaler Systeme ermöglicht, die durch IFU-Vergleichsstudien der letzten Jahre erhalten wurden (z. B. ATLAS3D, Califa, Sami, MaNGA). Das Projekt wird die ersten Beobachtungsdaten für Modelle und Simulationen für die Rotverschiebungsentwicklungen des Sterndrehimpulses liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen