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HUBBLE
Galaxienvielfalt einst und jetzt
von Stefan Deiters
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19. August 2013

Galaxien lassen sich grob in drei verschiedene Klassen einteilen: in Spiralgalaxien, elliptische Galaxien und linsenförmige Galaxien. Mithilfe der sogenannten Hubble-Sequenz ist eine noch feinere Klassifizierung möglich. Eine umfangreiche Himmelsdurchmusterung zeigte jetzt, dass die in unserer Umgebung sichtbare Ordnung auch schon vor elf Milliarden Jahren bestand.

Hubble-Sequenz

Die Hubble-Sequenz in der Vergangenheit. Auf der linken Seite befinden sich jeweils die elliptischen Galaxien, auf der rechten Seite die Spiralgalaxien ohne Balken (oben) und mit Balken (unten). Bild: NASA, ESA, M. Kornmesser [vergrößerte Gesamtansicht]

Galaxien gibt es in ganz unterschiedlichen Größen und Formen. Wenn man genau hinschaut, lassen sie sich aber in bestimmte Klassen einteilen, etwa entsprechend ihres Aussehens und ihrer Sternentstehungsaktivität. In den 1920er Jahren entwickelte Edwin Hubble ein entsprechendes Ordnungsschema für Galaxien, das heute als Hubble-Sequenz bekannt ist und - mit einigen Ergänzungen - noch immer verwendet wird.

In dieser Hubble-Sequenz gibt es zwei Hauptarten von Galaxien - die elliptischen Galaxien und die Spiralgalaxien. Hinzu kommen die linsenförmigen Galaxien, bei denen es sich um eine Zwischenstufe zwischen elliptischen und spiralförmigen Galaxien handeln dürfte. Die Hubble-Sequenz beschreibt die Vielfalt an Galaxien in unserer kosmischen Nachbarschaft, also in der Gegenwart. Doch seit wann gibt es diese uns vertraute Ordnung im Universum?

"Das ist die Schlüsselfrage: Wann und über welchen Zeitraum bildete sich die Hubble-Sequenz aus?", so BoMee Lee von der University of Massachusetts in den USA. "Um eine Antwort zu finden, muss man entfernte Galaxien erfassen und sie mit ihren nähergelegenen Verwandten vergleichen, um so herauszufinden, ob sie sich mit der gleichen Methode beschreiben lassen."

Bislang wusste man, dass die Hubble-Sequenz innerhalb der letzten acht Milliarden Jahre gültig war. Durch neue Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble, die im Rahmen der Himmelsdurchmusterung Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS) gemacht wurden, konnte man nun bis zu elf Milliarden Jahre zurückblicken. In dieser Entfernung hatte man bislang hauptsächlich Galaxien mit niedrigerer Masse untersucht, nicht jedoch "ausgewachsene" Galaxien wie unsere Milchstraße. Die neuen CANDELS-Beobachtungen zeigten, dass auch Galaxien in dieser Zeit sich in das vertraute Klassifikationsschema einpassen lassen.

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"Dies ist die bislang einzige umfassende Studie des sichtbaren Erscheinungsbilds von großen, massereichen Galaxien, die in so weiter Vergangenheit existierten", freut sich Arjen van der Wel vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. "Diese Galaxien schauen erstaunlich ausgewachsen aus, was von Modellen über die Entwicklung von Galaxien nicht für einen so frühen Zeitpunkt in der Geschichte des Universums vorhergesagt wird."

Die Galaxien im jungen Universum scheinen sich dabei in bläuliche Systeme mit Sternentstehung und einer komplexen Struktur, wie Scheiben, Bulges oder klumpige Regionen, und in massereiche rötliche Galaxien zu unterteilen, in denen keine Sterne mehr entstehen und die denen in unserer Umgebung gleichen.

Massereiche Galaxien kommen im jungen Universum deutlich seltener vor. Deswegen war es in früheren Studien nicht möglich, eine ausreichend große Zahl von solchen Systemen zu erfassen, um eine zuverlässige Charakterisierung durchführen zu können. Dies wurde erst durch die systematischen Beobachtungen der CANDLES-Himmelsdurchmusterung möglich.

Die Wide Field Camera 3 (WFC3) von Hubble ermöglichte zudem Beobachtungen der fernen Galaxien im infraroten Teil des Spektrums. Da diese entfernten Systeme uns heute rotverschoben erscheinen, erlaubten diese Beobachtungen den Astronomen Rückschlüsse darauf, wie die Galaxien zu ihrer Zeit im sichtbaren Bereich des Lichtes ausgesehen haben müssen, was wiederum den Vergleich mit Galaxien im lokalen Universum erleichterte.

"Der riesige CANDELS-Datensatz war für uns eine wahre Fundgrube, um diese Galaxien im frühen Universum konsistent zu untersuchen", so Lee. "Die Auflösung und Empfindlichkeit von Hubbles WFC3 ist bei infraroten Wellenlängen nicht zu schlagen und war entscheidend für unsere Studie. Die Hubble-Sequenz fasst viel von unserem Wissen über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien zusammen - sie auch in so weiter Vergangenheit nachweisen zu können, ist eine bedeutende Entdeckung."

Die Astronomen berichten über ihre Untersuchungen in einem Fachartikel in der Zeitschrift The Astrophysical Journal.

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siehe auch
Hubble: Rätsel um produktive Zwerggalaxien - 10. November 2011
Links im WWW
Preprint des Fachartikels (pdf-Download von spacetelescope.org)
spacetelescope.org, Seite der ESA
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