Helle Galaxien im frühen Universum

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Das Submillimeter Array (SMA) spürt Galaxien im frühen Universum auf. Im linken Bild ist die beste Aufnahme (wiedergegeben in sichtbaren Farben) der Entdeckung einer dieser Galaxien mittels einer konventionellen Submillimeter-Kamera zu sehen. Das mittlere Bild zeigt die SMA-Aufnahme der Region und kann die Quelle genau festlegen (eingekreist). Ein im sichtbaren Licht mit dem Hubble-Teleskop gewonnenes Bild (rechts) läßt im interessierenden Gebiet nichts erkennen. Gemeinsam zeigen diese und andere Daten, daß es sich bei der fraglichen Quelle um eine sehr leuchtkräftige, aber sehr weit entfernt gelegene, mit Staub durchsetzte Galaxie handelt, die bereits existierte, als das Universum weniger als ungefähr 3 Milliarden Jahre alt war. Links – University of Massachusetts / Mitte – CfA / Rechts – HST

 

Etwa eine Milliarde Jahre nach der Entstehung des Universums und etwa acht Milliarden Jahre bevor sich unsere eigene Sonne bildete, durchlief das Universum eine Periode stürmischer Sternentstehung. Kürzlich durchgeführte Untersuchungen entfernter Galaxien haben gezeigt, daß für die folgenden drei Milliarden Jahre das Universum neue Sterne in einer Rate hervorbrachte, die etwa fünfmal höher war als heute, annähernd 14 Milliarden Jahre nach seiner Entstehung. Die Astronomen vermuten, daß dieser frühe Aktivitätsausbruch wesentliche Auswirkungen auf den Kosmos hatte. Dadurch reicherte sich das Universum zum Beispiel mit den Grundstoffen an, die für das Leben unabdingbar sind. Es ermöglichte aber auch den imposanten Spiralgalaxien wie unserer Milchstraße sich zu entwickeln sowie schließlich eine spätere Generation an Sternen wie die Sonne hervorzubringen. Im Laufe der folgenden Milliarden Jahre, in denen das Universum alterte, nahm die stürmische Aktivität auf das heute zu beobachtende Maß ab: nur ein paar neue Sterne bilden sich pro Jahr in unserer Galaxis und eine dementsprechende Zahl andernorts. Die Gründe für die heftige Sternentstehung im frühen Universum und die Ursachen für die nachfolgende Abnahme der Aktivität sind nicht gut verstanden, aber da diese Ereignisse unsere eigene Umgebung formten, versuchen Wissenschaftler herauszufinden, was und warum geschah.

Eine Gruppe von 25 Astronomen hat mit dem Submillimeter Array (SMA) auf Hawaii sieben ultraleuchtstarke Galaxien untersucht, die so weit entfernt liegen, daß ihr Licht nur etwa drei Milliarden Jahre nach dem Urknall ausgesandt wurde. Diese Galaxien haben ähnlich wie andere sehr leuchtstarke Galaxien einen in etwa eintausend Mal höheren Energieausstoß als die Milchstraße, aber sie sind normalerweise im sichtbaren Licht nicht sehr hell. Die meiste Energie geben die Galaxien bei infraroten und Submillimeterwellenlängen ab. In diesem Bereich, angetrieben durch die hyperaktiven Sternentstehungsausbrüche, strahlen ihre dichten Staubwolken.

Ein ständiges Problem bei der Untersuchung dieser Galaxien ist ihre sehr geringe Ausdehnung am Himmel (das Ergebnis ihrer riesigen Entfernung) verbunden mit der mittelmäßigen räumlichen Auflösung der althergebrachten Millimeterteleskope, die sie entdecken. Die Astronomen stehen daher immer vor dem Problem festzustellen, ob eine helle Submillimeterquelle mit einem Stern oder Nebel, einer sichtbaren Galaxie oder sonst etwas zusammenfällt. Die hohe Winkelauflösung des SMA ermöglichte es, detailreiche Aufnahmen dieser sieben Galaxien zu erhalten und zu folgern, daß meist kein anderes bekanntes, sichtbares Objekt mit der Quelle übereinstimmt. Mit Unterstützung ergänzender Daten der Infrared Array Camera (IRAC) an Bord des Spitzer-Weltraum-Teleskops, das in der Lage war, jede Galaxie zu sehen und der Auswertung weiterer Fakten begründet die Gruppe, daß diese sieben Galaxien höchstwahrscheinlich zu den jüngsten bekannten Galaxien im Kosmos zählen und daß deren Leuchtkraft durch die Sternentstehung angetrieben wird. Die Ergebnisse werden den Astronomen helfen, besser modellieren zu können, was geschah, als das junge Universum begann, seine gegenwärtigen Eigenschaften zu entwickeln.

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