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HUBBLE & SPITZER
Das entfernteste je beobachtete Objekt?
von Stefan Deiters
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16. November 2012

Mithilfe des Weltraumteleskops Hubble, des Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer und eines massereichen Galaxienhaufens glauben Astronomen die entfernteste Galaxie entdeckt zu haben, die bislang beobachtet wurde. Das ferne Objekt sehen wir zu einer Zeit, in der das Universum gerade einmal 420 Millionen Jahre alt ist. Sein Licht benötigte 13,3 Milliarden Jahre, um die Erde zu erreichen.

MACS J0647.7+7015

Die Galaxien des Galaxienhaufens MACS J0647.7+7015 sind in der Bildmitte zu sehen, die entfernte Galaxie MACS0647-JD links unten und in der Vergrößerung.  Bild: NASA, ESA und M. Postman und D. Coe (Space Telescope Science Institute) und das CLASH Team [Großansicht]

Die Entdeckung der fernen Galaxie mit dem Namen MACS0647-JD gelang im Rahmen des Durchmusterungsprojekts Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble (CLASH), bei dem massereiche Galaxienhaufen genutzt werden, um weit entfernte Galaxien zu beobachten. Die Galaxienhaufen dienen dabei als natürliches Vergrößerungsglas, da sie das Licht dahinterliegender Galaxien aufgrund ihrer Masse ablenken. Man bezeichnet dieses Phänomen als Gravitationslinseneffekt.

Die jetzt aufgespürte Galaxie sehen wir 420 Millionen Jahre nach dem Urknall, das Licht war also 13,3 Milliarden Jahre unterwegs, bevor es die Detektoren von Hubble erreicht hat. So große Entfernungen beschreiben Astronomen in der Regel mit Hilfe der Rotverschiebung. Sie ist eine Folge der Ausdehnung des Universums, durch die auch die Wellenlänge des Lichts gedehnt wird. Weit entfernte Objekte erscheinen dadurch röter. Die jetzt aufgespürte Galaxie hat vermutlich eine Rotverschiebung von 10,8, der bisherige Rekordhalter von 10,3.

"Man erwartet zwar, dass man hin und wieder eine sehr weit entfernte Galaxie dank des Gravitationslinseneffekts findet, doch hat diese Entdeckung meine Erwartungen, was im Rahmen des CLASH-Programms möglich ist, noch übertroffen", meinte Rychard Bouwens von der Universität im niederländischen Leiden. "Der wissenschaftliche Ertrag in dieser Richtung was bislang unglaublich."

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Das Licht der entfernten Galaxie war nach einer Reise von ungefähr acht Milliarden Jahren auf den massereichen Galaxienhaufen MACS J0647.7+7015 getroffen und von diesem abgelenkt worden. Die Wissenschaftler konnten deswegen mithilfe von Hubble drei vergrößerte Bilder von MACS0647-JD beobachten. Dank des Galaxienhaufens erschien die entfernte Galaxie deutlich heller als sie normalerweise gewesen wäre. Trotzdem ist sie auf der Hubble-Aufnahme nur ein winziger Punkt. "Dieser Haufen hat etwas gemacht, wozu kein von Menschen gebautes Teleskop in der Lage ist", meint Marc Postman vom Space Telescope Science Institute, der das CLASH-Team leitet. "Ohne diese Vergrößerung wäre die Beobachtung der Galaxie eine Herkulesaufgabe."

Da die entfernte Galaxie so winzig ist, vermuten die Astronomen, dass sie sich gerade in einer der ersten Phasen der Galaxienentstehung befindet. Die Untersuchungen der Forscher ergaben, dass sie gerade einmal einen Durchmesser von 600 Lichtjahren hat. Zum Vergleich: Unsere Milchstraße durchmisst 150.000 Lichtjahre. Die Masse der entfernten Galaxie schätzen die Astronomen auf 100 Millionen bis zu einer Milliarde Sonnenmassen - entsprechend etwa 0,1 bis ein Prozent der Masse der Milchstraße.

"Bei diesem Objekt könnte es sich um einen von vielen Bausteinen einer Galaxie handeln", vermutet Dan Coe vom Space Telescope Science Institute, der Hauptautor der Studie. "In den folgenden 13 Milliarden Jahren wird es vielleicht Dutzende, Hunderte oder gar Tausende Verschmelzungen mit anderen Galaxien oder Galaxienfragmenten durchmachen."

Nach der Entdeckung hat das Team über mehrere Monate alternative Erklärungsmöglichkeiten ausgeschlossen, um sich sicher sein zu können, dass sie hier tatsächlich einen neuen Entfernungsrekordhalter vor sich haben. Auch nahegelegene Objekte, wie Braune Zwerge, rötliche Sterne oder alte, staubige Galaxien, können nämlich auf den ersten Blick so aussehen, als seien sie eine entfernte Galaxie. Mit den Hubble-Beobachtungen allein ließen sich nicht alle alternativen Erklärungsmöglichkeiten ausschließen, erst Beobachtungen mit dem Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer gaben den Forschern schließlich ausreichend Gewissheit.

MACS0647-JD ist vermutlich zu weit entfernt, um die Entfernung des Objekts mit derzeit verfügbaren Teleskopen spektroskopisch zu ermitteln. Nur durch die Aufnahme eines Spektrums wäre nämlich eine sichere Bestimmung der Rotverschiebung möglich. Bislang müssen sich die Astronomen mit einer Abschätzung der Rotverschiebung begnügen, die durch eine Beobachtung in vielen verschiedenen Filterbereichen möglich wird. Das Objekt ist nämlich nur in ganz bestimmten Wellenlängenbereichen auszumachen. Nach Ansicht des Teams liegt die Rotverschiebung der Galaxie mit einer Sicherheit von 95 Prozent zwischen 10,3 und 11,3.

Damit handelt es sich bei MACS0647-JD sehr wahrscheinlich um einen neuen Rekordhalter. In ihrem Fachartikel, der im Dezember im Astrophysical Journal erscheinen wird, sprechen sie jedoch vorsichtig von einem "Kandidaten" für eine Galaxie mit einer Rotverschiebung von 11. Das Objekt dürfte mit Sicherheit ein Ziel von Beobachtungen mit dem Hubble-Nachfolger, dem James Webb Space Telescope, sein, das in der Lage sein wird, auch spektroskopische Beobachtungen zu machen und damit die Entfernung von MACS0647-JD sicher zu bestimmen. James Webb soll allerdings erst 2018 starten.

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siehe auch
Hubble & Spitzer: Galaxie in der Frühphase des Universums - 20. September 2012
Hubble: Entfernteste Spiralgalaxie entdeckt - 20. Juli 2012
Hubble: Galaxie mit neuer Rekordentfernung? - 27. Januar 2011
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
spacetelescope.org
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