HUBBLE
Das Geheimnis der erloschenen Galaxien
von Stefan Deiters
astronews.com
2. August 2013

Wenn Galaxien älter werden, kommt zu einem bestimmten Zeitpunkt die Sternentstehung zum Erliegen. Weit entfernte Systeme dieser Art sind allerdings deutlich kleiner als vergleichbare Galaxien in unserer Umgebung. Doch wie konnten die Galaxien ohne Sternentstehung weiter anwachsen? Die Auswertung von Hubble-Daten liefert jetzt eine erstaunlich einfache Antwort.

Eine Auswahl von erloschenen Galaxien in der COSMOS-Durchmusterung. Bild: NASA, ESA, M. Carollo (ETH Zürich)  [vergrößerte Gesamtansicht]

Galaxien können nicht dauerhaft neue Sterne erzeugen, denn irgendwann ist das Material, aus dem junge Sonnen entstehen, erschöpft. Die Galaxien stellen dann ihre Sternentstehung ein. Astronomen bezeichnen solche Galaxien als "erloschen". Allerdings hat man festgestellt, dass erloschene Galaxien in größerer Entfernung, also in der Vergangenheit, deutlich kleiner sind als erloschene Galaxien in unserer Nachbarschaft und damit in der Gegenwart.

Doch wenn es sich bei diesen entfernten Galaxien um die Vorläufer der heutigen erloschenen Galaxien handelt, stellt sich zwangsläufig die Frage, wie diese Galaxien weiter wachsen konnten, wenn in ihnen doch keine Sterne mehr entstehen? Die Auswertung von Daten der umfangreichen Himmelsdurchmusterung COSMOS mit dem Weltraumteleskop Hubble lieferte auf diese Frage nun eine erstaunlich einfache Antwort.

Bislang hatte man vermutet, dass die größeren erloschenen Galaxien in unserer Umgebung durch Kollisionen und Verschmelzungen zahlreicher kleinerer erloschener Galaxien entstand sind. Allerdings würde man für dieses Szenario eine große Menge an kleinen erloschenen Galaxien benötigen, die man jedoch bislang nicht entdeckt hat.

Ein Grund dafür war, dass man diese speziellen Systeme gar nicht in ausreichender Zahl untersuchen konnte, um irgendwelche sicheren Aussagen über ihre Entwicklung machen zu können. Das hat sich jetzt, dank der Auswertung von der Daten der COSMOS-Himmelsdurchmusterung geändert. Für COSMOS standen fast 1.000 Stunden Beobachtungszeit mit der Advanced Camera for Surveys zur Verfügung. Die Daten erlaubten eine Zählung der erloschenen Galaxien in den vergangenen acht Milliarden Jahren der Entwicklung des Universums.

"Das augenscheinliche Wachstum der erloschenen Galaxien war für einige Jahre eines der größten Rätsel der Galaxienentwicklung", erläutert Marcella Carollo von der ETH Zürich in der Schweiz, die auch Erstautorin eines Fachartikels über die Untersuchung ist, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erscheint. "Keine bisherige Durchmusterung war umfangreich genug, um eine sehr große Anzahl von Galaxien auf genau die gleiche Weise zu untersuchen - bis zur COSMOS-Durchmusterung von Hubble", ergänzt Kollege Nick Scoville vom California Institute of Technology in den USA.

Die COSMOS-Daten ergänzten die Astronomen mit weiteren Beobachtungen des Canada-France-Hawaii Telescope und des Subaru-Teleskops auf Hawaii. Die überraschende Erkenntnis ihrer Untersuchung: Die erloschenen Galaxien waren zu einer Zeit, in der das Universum weniger als die Hälfte seines heutigen Alters hatte, klein und kompakt - und haben sich im Grunde genommen seit damals nicht verändert. Doch wie erklärt man dann die größeren erloschenen Galaxien in unserer Nachbarschaft?

"Wir haben entdeckt, dass eine beträchtliche Zahl größerer Galaxien zu einem späteren Zeitpunkt erlischt", erklärt Simon Lilly von der ETH Zürich. "Diese mischen sich unter die kleineren erloschenen Galaxien. So entsteht das falsche Bild, dass individuelle erloschene Galaxien im Laufe der Zeit weiter wachsen." Und Alvio Renzini von der Sternwarte im italienischen Padua ergänzt: "Das ist vergleichbar mit der Betrachtung der mittleren Größe von Wohnungen in einer Stadt, die nicht dadurch anwächst, dass an alte Wohnungen neue Räume angebaut werden, sondern weil neue, größere Wohnungen entstehen."

Den Astronomen liefern die neuen Erkenntnisse auch einen interessanten Einblick in die Geschichte der Galaxienentwicklung in den vergangenen acht Milliarden Jahren. Man wusste bereits, dass Galaxien mit aktiver Sternentstehung im jungen Universum in der Regel kleiner sind, was auch erklärt, warum sie kleiner waren, als die Sternentstehung in ihnen erloschen ist. "Unsere Untersuchung bietet eine erstaunlich einfache und auch einleuchtende Erklärung dieses Rätsels", freut sich Carollo. "Es ist immer wieder sehr befriedigend zu sehen, wie einfach die Natur funktioniert, selbst in einem scheinbar sehr komplexen Umfeld".