Ein gewaltiger Galaxien-Protocluster im frühen Universum (Originalartikel vom 04.05.2018)

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Ein Falschfarbenbild der Strahlung aus dem fernen Infrarot von einem massereichen Galaxien-Protocluster (im Kreis), der aus der Zeit von ungefähr 1.4 Milliarden Jahre nach dem Urknall stammt. NASA / ESA / Herschel; Miller et al.

 

Astronomen haben gewaltige Galaxiencluster entdeckt, die bereits aus einer Zeit von nur circa drei Milliarden Jahre nach dem Urknall stammen. Die Sterne in diesen Clustern mußten sich vermutlich zu einer noch früheren Zeit gebildet haben und diese Vorläufersysteme, Protocluster genannt, sind jetzt Gegenstand intensiver Untersuchungen. Sie sind in Simulationen der kosmologischen Entwicklung ausfindig gemacht worden, so daß sie in der Realität vorkommen sollten. Die in den Protoclustern ablaufende heftige Sternentstehung sollte hell genug strahlen, um ihre Entdeckung zu erlauben, aber bislang ist der Beweis für irgendeinen Protocluster sehr dürftig gewesen.

In der neuen Ausgabe der Zeitschrift Nature berichten die CfA-Astronomen Matt Ashby, Chris Hayward und Tony Stark gemeinsam mit fünfunddreißig Kollegen von der Entdeckung eines gewaltigen Protoclusters, der aus einer Zeit von weniger als zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall stammt. Das Team hat das Südpol-Teleskop eingesetzt, um ferne Galaxiencluster bei Millimeter-Wellenlängen zu identifizieren. In dieser Durchmusterung, die fast 6% des Himmels abdeckte, wurde das hellste Objekt, das man entdeckte, SPT2349-56 genannt. Die Astronomen nahmen bei diesem Objekt Folge-Untersuchungen mit verschiedenen anderen Einrichtungen vor, unter anderem auch mit den ALMA- und APEX-Teleskopen. Die Quelle stellte sich als eine Ansammlung mehrerer Objekte heraus (tatsächlich entdeckte das Team Hinweise auf vierzehn Komponenten in dem Cluster), und die Informationen aus den Spektren zeigten, daß das Objekt sich in einer Zeit von ungefähr 1.4 Milliarden Jahre nach dem Urknall befindet.

Die Forscher verglichen ihre Daten mit Ergebnissen aus Simulationen von Galaxienclustern des frühen Universums. Sie folgerten, daß SPT2349-56 mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Cluster mit ungefähr tausendfach größerer Masse als die Milchstraße ist und daß jede seiner aus Galaxien bestehenden Hauptkomponente Sterne in einer Rate bildet, die um das fünfzig- bis tausendfache schneller ist als in unserer Milchstraße. Ferner scheint der Cluster in seiner Ausdehnung sehr kompakt zu sein, denn er erstreckt sich nur über ungefähr fünfhunderttausend Lichtjahre. Die bescheidenen Abmessungen, die große Masse und die recht geringen Geschwindigkeiten, die in dem Objekt zu beobachten sind, lassen darauf schließen, daß viele der Bestandteile vermutlich verschmelzen, während sich das System weiterentwickelt. Die Arbeit kommt zu dem Ergebnis, daß dieses System die Entdeckung des Kerns eines Galaxienclusters darstellt, der sich bereits im fortgeschrittenen Stadium seiner Entstehung befindet, als das Universum gerade 1.4 Milliarden Jahre alt war.

Literatur:
„A Massive Core for a Cluster of Galaxies at a Redshift of 4.3“
T. B. Miller et al.
Nature 556, 469-472 (25 April 2018)

oder

arXiv1804.09231v1 [astro-ph.GA] 24 Apr 2018