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VLT
Alte Galaxien im jungen Universum
von Stefan Deiters
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8. Juli 2004

Große massereiche Galaxien, so die bisherige Lehrmeinung, entstehen durch Verschmelzen von vielen kleinen Galaxien. Also sollten im jungen Universum kaum massereiche Galaxien zu finden sein. Ein internationales Astronomenteam hat jetzt aber vier Galaxien im frühen Universum aufgespürt, die ähnlich groß sind wie die größten Galaxien heute. Müssen die Lehrbücher also umgeschrieben werden?

Galaxien

In dieser Himmelregion suchte das Astronomenteam nach elliptischen Galaxien im jungen Universum - und wurde fündig: Eine der entdeckten Galaxien ist als roter Punkt in der Bildmitte auszumachen. Bild: R. Fosbury (ST/ECF) und P. Rosati (ESO) [Großansicht]

Galaxien sind wie riesige Inseln im großen Universum und kommen in den unterschiedlichsten Formen vor: Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Spiralgalaxien wie unserer Milchstraße oder der Andromeda-Galaxie und elliptischen Galaxien, die hauptsächlich aus sehr alten Sternen bestehen und über nur noch sehr wenig Gas und Staub verfügen, in dem Sternentstehung noch möglich wäre. Zusätzlich gibt es noch Galaxien, die irgendwo zwischen Spiral- und elliptischen Galaxien liegen.

Doch nicht nur die Form von Galaxien unterscheidet sich, auch ihre Masse ist unterschiedlich, also grob die Anzahl von Sternen, die sie beherbergen. Eine der großen Fragen der Astronomie ist nun, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit entwickelt haben und wie sie entstanden sind. Die bislang populärste Theorie geht davon aus, dass sich im jungen Universum zunächst viele kleine Galaxien befanden, die dann im Laufe von Milliarden Jahren zu immer größeren Einheiten verschmolzen sind. Astronomen nennen dies "hierarchisches Verschmelzen".

Eine Folge dieses Szenarios ist, dass sich im jungen Universum - also in großer Entfernung - keine massereichen, elliptischen Galaxien finden lassen sollten, da diese erst durch Verschmelzungen vor relativ kurzer Zeit entstanden sind. Bislang hat man auch in großen Entfernungen keine dieser Galaxien ausfindig machen können - bis jetzt: Ein internationales Team von Astronomen hat nämlich das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile für eine detaillierte Suche nach massereichen elliptischen Galaxien im jungen Universum genutzt. Das ist, auch mit einem Riesenteleskop keine leichte Aufgabe, da elliptische Galaxien hauptsächlich alte, rötlich leuchtende Sterne enthalten und also relativ leuchtschwach sind. Das rötliche Licht der Sterne wird außerdem durch die Rotverschiebung in den infraroten Bereich des Spektrums verschoben, was die Entdeckung zusätzlich erschwert.

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Doch das Astronomenteam hatte Erfolg: In einem Bereich am Himmel, der etwa ein Zehntel so groß ist wie der Vollmond, untersuchten sie 546 sehr leuchtschwache Objekte, unter denen sie vier alte und massereiche Galaxien entdeckten. Diese vier Galaxien existierten zu einer Zeit, in der das Universum nur etwa 3,5 Milliarden Jahre alt war. Ihre Spektren sprechen aber dafür, dass sie Sterne enthalten, die zwischen einer und zwei Milliarden Jahre alt sind, so dass diese Systeme entstanden sein müssen, als das Universum zwischen 1,5 und 2,5 Milliarden Jahre alt war.

Weiterführende Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop ergaben, dass die Galaxien von der Form und Masse sehr den massereichen elliptischen Galaxien in unserem lokalen Universum ähneln und es sich somit um eine bislang unentdeckte Gruppe von massereichen Galaxien im jungen Universum handelt. Die Entstehung von elliptischen Galaxien muss also deutlich früher begonnen und deutlich schneller verlaufen sein, als in den bisherigen Modellen der Astronomen. "Unsere Studie wirft einige fundamentale Fragen auf über unser Verständnis der grundlegenden Prozesse, die für die Entstehung und Entwicklung der Strukturen in unsere Universum verantwortlich sind", so der italienische Astronom Andrea Cimatti, der die Forschungen leitete.

Links im WWW
ESO, Europäische Südsternwarte
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