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2022-04-13T19:47:44Z

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Als '''Lyman-Alpha-Emitter''' ('''LAE'''), auch '''Lyα-Emitter''', wird eine Klasse [[Extragalaktische Astronomie|extragalaktischer]] Objekte bezeichnet, die aufgrund ihrer [[Elektromagnetische Strahlung|Strahlungsemission]] in der [[Lyman-Serie|Lyman-α-Emissionslinie]], einer [[Spektrallinie]] des [[Wasserstoff]]s, gefunden werden. Derzeit sind über 500 Lyman-Alpha-Emitter bekannt, die überwiegend bei hohen [[Rotverschiebung]]en (''z'' > 2) gefunden wurden. Es handelt sich also um Objekte aus der Zeit der Entstehung und frühen Entwicklung von [[Galaxie]]n, ca. 1–2 Milliarden Jahre nach dem [[Urknall]].

Einige Prozent der bekannten Lyman-Alpha-Emitter weisen beträchtliche [[Winkeldurchmesser]] von 15 oder gar 30 [[Bogensekunde]]n auf, die einem physikalischen Durchmesser von bis zu 500.000 [[Lichtjahr]]en entsprechen.<ref name="Nilsson2008">{{Literatur |Autor=Nilsson, K. K. et al. |Titel=Understanding Lyman-alpha emitters |Datum=2008 |arXiv=0904.3335}}</ref> Das hat diesen Objekten die Bezeichnung '''Lyman-Alpha-Blobs''' ('''LAB'''; vom englischen ''blob'' für „Klecks“) eingebracht.

== Physikalischer Hintergrund und mögliche Erklärungen ==
Die Lyman-Alpha-Spektrallinie entsteht bei der [[Rekombination (Physik)|Rekombination]] von [[Elektron]]en mit [[ionisiert]]en [[Wasserstoff]]atomen, wenn das Elektron vom ersten [[Angeregter Zustand|angeregten Zustand]] in den [[Grundzustand]] übergeht. Bedingungen für eine starke Emission in der Lyman-Alpha-Linie liegen beispielsweise in [[Sternentstehungsgebiet]]en vor, wo Wasserstoffgas durch die intensive [[UV-Strahlung]] junger Sterne ionisiert wird.

Während der überwiegende Teil der Lyman-Alpha-Emitter mit Gebieten intensiver Sternentstehung in den jungen Galaxien in Verbindung stehen dürfte, gehen die gängigen Modelle für Lyman-Alpha-Blobs davon aus, dass hier die Lyman-Alpha-Strahlung von großen Mengen „kühlen Gases“ (Temperaturen 10.000 bis 20.000 [[Kelvin]]) herrührt, die entweder auf sehr massereiche Galaxien einströmen oder von diesen ausgestoßen werden. Die [[spektroskopisch]] gemessenen [[Linienbreite]]n dieser Objekte entsprechen Geschwindigkeiten von bis zu 2.000 km/s. Daraus kann geschlossen werden, dass sich das Gas im [[Gravitationsfeld]] nicht im [[Hydrostatisches Gleichgewicht|hydrostatischen Gleichgewicht]] befindet.

== Beobachtete Lyman-Alpha-Emitter ==
Partridge und Peebles haben zuerst vorgeschlagen, hochrotverschobene Galaxien mit Hilfe ihrer Lyman-Alpha-Linie zu finden.<ref>{{Literatur |Autor=R. B. Partridge, P. J. E. Peebles |Titel=Are Young Galaxies Visible? |Sammelwerk=The Astrophysical Journal |Band=147 |Datum=1967-03 |ISSN=0004-637X |DOI=10.1086/149079 |Seiten=868}}</ref> Das kann man mit der Schmalbandtechnik ausnutzen. Dazu werden zwei Filter benutzt, ein Schmalbandfilter und ein Breitbandfilter. Wenn die Lyman-Alpha-Galaxie die richtige Rotverschiebung hat und die Lyman-Alpha-Linie in den Schmalbandfilter fällt, sorgt sie dort für ein starkes Signal; der Breitbandfilter deckt das [[Kontinuierliches Spektrum|Kontinuum]] ab, was deutlich schwächer ist. Lyman-Alpha-Galaxien können nun durch einen Vergleich der Flüsse im Schmalbandfilter und Breitbandfilter schnell und effizient gefunden werden. Die ersten erfolgreichen systematischen Suchen mit Hilfe der Schmalband-Technik begannen Mitte der 1990er Jahre.<ref>{{Literatur |Autor=E. Hu, R. G. McMahon |Titel=Detection of Lymanα emitting galaxies at redshift z = 4.55} |Sammelwerk=Nature |Band=382 |Datum=1996-07-01 |ISSN=0028-0836 |Seiten=281 |Online=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1996Natur.382..281H |Abruf=2022-04-13}}</ref> Inzwischen werden Lyman-Alpha-Emitter zu Hunderten mit dieser Technik gefunden.<ref>{{Literatur |Autor=Masami Ouchi, Kazuhiro Shimasaku, Masayuki Akiyama, Chris Simpson, Tomoki Saito |Titel=The Subaru/XMM-Newton Deep Survey (SXDS). IV. Evolution of Lyα Emitters from z = 3.1 to 5.7 in the 1 deg2 Field: Luminosity Functions and AGN |Sammelwerk=The Astrophysical Journal Supplement Series |Band=176 |Datum=2008-06-01 |ISSN=0067-0049 |DOI=10.1086/527673 |Seiten=301–330 |Online=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2008ApJS..176..301O |Abruf=2022-04-13}}</ref> Besonders erfolgreich ist die Methode bei sehr hohen Rotverschiebungen (z > 5), z. B. wurde die Galaxie mit der bisher höchsten Rotverschiebung so gefunden.<ref name=":0" />

Die Lyman-Alpha-Linie sollte bei sternbildenden Galaxien sehr stark und somit verhältnismäßig leicht zu beobachten sein. Sie liegt im Ultraviolett-Bereich des Spektrums bei 121,6 [[Nanometer]]. Da die [[Erdatmosphäre]] UV-[[Photonen]] sehr effektiv absorbiert, können von der Erdoberfläche aus nur Lyman-Alpha-[[Photon]]en beobachtet werden, die in den optischen Wellenlängenbereich rotverschoben sind. Daher werden mit bodengebundenen Teleskopen nur Lyman-Alpha-Emitter gefunden, die eine Rotverschiebung von über z = 2 haben. Bei Rotverschiebungen über z = 7 wandert die Lyman-Alpha-Linie in den Nah[[infrarot]]bereich, der wiederum schlechter zu beobachten ist. Inzwischen wurden auch Lyman-Alpha-Emitter bei z = 0,3 mit Hilfe des [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]] [[GALEX]] gefunden.<ref>{{Literatur |Autor=Jean-Michel Deharveng, Todd Small, Tom A. Barlow, Céline Péroux, Bruno Milliard |Titel=Lyα-Emitting Galaxies at 0.2 < z < 0.35 from GALEX Spectroscopy |Sammelwerk=The Astrophysical Journal |Band=680 |Datum=2008-06-01 |ISSN=0004-637X |DOI=10.1086/587953 |Seiten=1072–1082 |Online=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2008ApJ...680.1072D |Abruf=2022-04-13}}</ref>

Bei den oben genannten Suchen wurden nicht nur normale Lyman-Alpha-Emitter gefunden, sondern auch Lyman-Alpha-Blobs. Zwei der bekanntesten Lyman-Alpha-Blobs wurden im Jahr 2000 von Steidel et al. im [[Palomar-Observatorium]] bei [[San Diego]] entdeckt.<ref name="steidel">{{Literatur |Autor=Charles C. Steidel et al. |Titel=Lyα Imaging of a Proto-Cluster Region at z = 3.09 |Sammelwerk=[[The Astrophysical Journal]] |Band=532 |Datum=2000 |Seiten=170-182 |DOI=10.1086/308568}}</ref> Dabei wurde ein Bereich untersucht, in dem es viele [[Lyman-Break-Galaxien]] mit Rotverschiebung 2,7 < ''z'' < 3,4 gibt. Mit der oben beschriebenen Schmalbandtechnik wurde nach Lyman-Alpha-Emittern bei einer Rotverschiebung von z + 3,09 gesucht. Neben vielen kompakten Lyman-Alpha-Emittern wurden zwei Lyman-Alpha-Blobs gefunden. Eines dieser Objekte befindet sich in der Umgebung eines [[Quasar]]s mit ''z'' = 3,083.

Matsuda ''et al.'' entdeckten im selben Feld unter Verwendung des [[Subaru-Teleskop]]s der ''National Astronomical Observatory of Japan'' über 30 weitere, etwas kleinere LABs.<ref name="matsuda">{{Literatur |Autor=Yuichi Matsuda et al. |Titel=A Subaru Search for Ly-alpha Blobs in and around the Proto-cluster Region at Redshift z=3.1 |Sammelwerk=The Astronomical Journal |Band=128 |Datum=2004 |Seiten=569 |arXiv=astro-ph/0405221 |DOI=10.1086/422020}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan |url=https://www.subarutelescope.org/old/Pressrelease/2006/07/26/index.html |titel=Giant Gas Clouds Illuminate Universe's Largest Structure |abruf=2009-05-10 |sprache=en}}</ref> Diese Lyman-Alpha-Emitter bilden zusammen ein Gebilde, das eine Ausdehnung von mehr als 200 Millionen Lichtjahren hat.

Weitere Lyman-Alpha-Blobs wurden von Francis et al. (2001),<ref>{{Literatur |Autor=Paul J. Francis et al. |Titel=A Pair of Compact Red Galaxies at Redshift 2.38, Immersed in a 100 Kiloparsec Scale Lyα Nebula |Sammelwerk=The Astronphysical Journal |Band=554 |Datum=2001 |Seiten=1001-1011 |DOI=10.1086/321417}}</ref> Dey et al. (2005),<ref>{{Literatur |Autor=Arjun Dey et al. |Titel=Discovery of a Large ~200 kpc Gaseous Nebula at z 2.7 with the Spitzer Space Telescope |Sammelwerk=The Astronphysical Journal |Band=629 |Datum=2005 |Seiten=654-666 |DOI=10.1086/430775}}</ref> Nilsson et al. (2006),<ref>{{Literatur |Autor=K. K. Nilsson, J. P. U. Fynbo, P. Møller, J. Sommer-Larsen, C. Ledoux |Titel=A Lyman-α blob in the GOODS South field: evidence for cold accretion onto a dark matter halo |Sammelwerk=Astronomy & Astrophysics |Band=452 |Nummer=3 |Datum=2006-06-01 |ISSN=0004-6361 |DOI=10.1051/0004-6361:200600025 |Seiten=L23–L26 |Online=https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2006/24/aahl141/aahl141.html |Abruf=2022-04-13}}</ref> Iye et al. (2006)<ref name=":0">{{Literatur |Autor=Masanori Iye et al. |Titel=A galaxy at a redshift z = 6.96 |Sammelwerk=Nature |Band=443 |Datum=2006 |Seiten=186-188 |arXiv=astro-ph/0609393v1}}</ref> und Smith & Jarvis et al. (2007)<ref>{{Literatur |Autor=D. J. B. Smith, M. J. Jarvis |Titel=Evidence for cold accretion onto a massive galaxy at high redshift? |Sammelwerk=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters |Band=378 |Nummer=1 |Datum=2007-06-01 |ISSN=1745-3925 |DOI=10.1111/j.1745-3933.2007.00318.x |Seiten=L49–L53 |Online=https://academic.oup.com/mnrasl/article-lookup/doi/10.1111/j.1745-3933.2007.00318.x |Abruf=2022-04-13}}</ref> entdeckt. Der größte zuletzt entdeckte LAB ([[Himiko (Astronomie)|Himiko]]) wurde im Jahre 2009 von Masami Ouchi et al. beschrieben.<ref name="Ouchi">{{Literatur |Autor=Masami Ouchi et al. |Titel=Discovery of a giant Lyα Emitter near the Reionization Epoch |Sammelwerk=The Astrophysical Journal |Band=696 |Datum=2009 |Seiten=1164-1175 |arXiv=0807.4174v2 |DOI=10.1088/0004-637X/696/2/1164}}</ref>

== Offene Fragen ==
Lyman-Alpha-Emitter werden durch ihre starke Lyman-Alpha-Linie gefunden. Da sonst nur wenig Informationen über die Objekte vorliegen, kann bisher nicht viel über sie gesagt werden. Beobachtungen lassen aber darauf schließen, dass die überwiegende Anzahl von kompakten Lyman-Alpha-Emittern junge Galaxien sind, die am Anfang ihrer Entwicklung stehen und gerade sehr viele neue Sterne produzieren. Lyman-Alpha-Emitter sollen eng mit [[Lyman-Break-Galaxie]]n verwandt sein. Ob dieses Bild wirklich richtig ist und ob es bei jeder Rotverschiebung gilt, ist Gegenstand aktueller Forschungen.

Lyman-Alpha-Blobs dagegen sind weitgehend unverstanden. Weder ist zurzeit bekannt, ob sie die Dichteverteilung von Galaxien im weit-rotverschobenen Universum nachzeichnen (wie es z. B. bei weit-rotverschobenen [[Radiogalaxie]]n der Fall ist, die weite Lyman-Alpha-[[Halo (Astronomie)|Halos]] besitzen), oder welche Mechanismen die Emissionslinien produzieren, noch wie die Lyman-Alpha-Blobs mit den umgebenden Galaxien verbunden sind. Lyman-Alpha-Blobs könnten weitere Erkenntnisse zur Bildung von Galaxien liefern.

== Siehe auch ==
* [[Lyman-Alpha-Wald]], dabei handelt es sich jedoch um [[Absorption (Physik)|Absorption]] dieser Linie.
* Lyman-Alpha-Emitter [[Himiko (Astronomie)|Himiko]]<ref name="Ouchi" />

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Extragalaktische Astronomie]]

Lyman-Alpha-Emitter - Versionsgeschichte

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