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GALAXIEN
Alte Galaxien im jungen Universum
von Stefan Deiters
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7. April 2008

Britische Astronomen haben jetzt die empfindlichste Infrarot-Karte des entfernten Universums vorgestellt. Die Forscher kombinierten dazu Datenmaterial aus drei Jahren, das mit dem United Kingdom Infra-Red Telescope auf Hawaii gewonnen wurde. Auf einer Fläche, die etwa viermal so groß ist wie der Vollmond, sind mehr als 100.000 Galaxien zu entdecken.

Galaxien
 
Einige der jetzt entdeckten "alten" Galaxien in rund zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung (Pfeile). Bild: UKIDSS UDS Survey Team [Gesamtansicht]

Der Blick auf Galaxien in großer Entfernung ist auch immer ein Blick zurück in die Geschichte des Universums. So erhoffen sich die britischen Forscher mit ihrer jetzt vorgestellten Karte auch einen detaillierten Einblick in die Entstehungsgeschichte der massereichsten Galaxien. Auf der Karte, die auf Datenmaterial des United Kingdom Infra-Red Telscope (UKIRT) beruht, sind über 100.000 Galaxien auszumachen. Der beobachtete Bereich am Himmel ist dabei gerade einmal so groß wie die vierfache Fläche des Vollmondes. Tausende der Galaxien auf den Bildern konnten darauf zum ersten Mal zu diesem frühen Zeitpunkt studiert werden.

Durch Beobachtungen im infraroten Bereich des Lichtes können die Astronomen weiter ins All zurückschauen: Das Licht entfernter Objekte wird nämlich bei der Reise durch das expandierende Universum in den roten Bereich des Spektrums verschoben.

Die Studie wurde geleitet von Astronomen der University of Nottingham. Die Wissenschaftler entdeckten in dem Material Hinweise darauf, dass Galaxien, die schon damals "alt" aussahen, sich in großen Wolken aus dunkler Materie befinden und sich im Laufe von Milliarden Jahren zu den massereichsten Galaxien entwickeln werden, die wir in unserem heutigen Universum kennen.

Die rund zehn Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxien erscheinen den Wissenschaftlern deswegen als "alt", weil es in ihnen sehr viele alte, rote Sterne gibt. Wie sich solche vollständig ausgebildeten Galaxien nur rund vier Milliarden Jahre nach dem Urknall bilden konnten, verblüfft die Forscher immer wieder.

Mit den UKIRT-Daten haben die Astronomen nun versucht, die Masse der Dunkelmaterie abzuschätzen, die die "alten" Galaxien umgibt. Alle Galaxien, so die Annahme, bilden sich innerhalb von riesigen Wolken aus Dunkelmaterie, sogenannten Dunkelmaterie-Halos, die für normale Teleskope unsichtbar sind. Man kann aber versuchen ihre Masse abzuschätzen.

"Glücklicherweise verstehen wir, wie Gravitation auf Dunkelmaterie wirkt, auch wenn wir nicht wissen, was Dunkelmaterie ist", erläutert Will Hartley, der in Nottingham seine Doktorarbeit schreibt. "Wir sehen, dass die alten, roten Galaxien sich mehr zu Haufen zusammenfinden als die jüngeren, blauen Galaxien. Daraus können wir folgern, dass der Dunkelmaterie-Halo der alten Galaxien massereicher sein muss."

Die Nottinghamer Forscher glauben, dass die Halos aus Dunkelmaterie um diese alten Galaxien im frühen Universum extrem massereich sein müssen und Material enthalten, das Hundertausend Milliarden Mal massereicher ist als unsere Sonne. Im unserem nahen Universum enthalten Halos mit diesen Ausmaßen die massereichsten und größten bekannten Galaxien - die elliptischen Riesengalaxien.

"Das gibt uns eine direkte Verbindung zu unserem heutigen Universum", so Hartley, "und verrät uns, dass sich diese entfernten alten Galaxien zu den massereichsten Galaxien überhaupt entwickeln werden, die wir als elliptische Galaxien in unserer Umgebung kennen. Zu verstehen, wie diese gewaltigen elliptischen Galaxien entstanden sind, ist eine offene Frage der modernen Astronomie und unsere Daten sind ein wichtiger Schritt, um ihre Vergangenheit zu verstehen."

"Ich würde diese Beobachtungen mit der Entnahme von Bohrkernen aus dem antarktischen Eis vergleichen", erläutert Dr. Sebastian Foucaud, der für die Erstellung der Karte aus den Infrarot-Bildern verantwortlich war. "Genau so wie uns die Eisproben einen Blick in die Vergangenheit erlauben, können wir auch hier auf die Galaxien in unterschiedlichen Entwicklungsstadien zurückblicken - bis etwa eine  Milliarde Jahre nach dem Urknall. Wir sehen Galaxien mit der zehnfachen Masse der Milchstraße schon zu sehr früher Zeit. Nun beobachten wir erstmals eine ausreichend große Region im entfernten Universum, um eine so große Zahl von ihnen zu sehen, um wirklich herauszufinden, wann sie entstanden sind."

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siehe auch
UKIRT: Tiefer Infrarot-Blick ins All - 24. Juli 2006
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