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HUBBLE & SPITZER
Extrem helle Galaxien im jungen Universum
von Stefan Deiters
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15. Januar 2014

Mithilfe der Weltraumteleskope Hubble und Spitzer haben Wissenschaftler vier ungewöhnlich helle Galaxien aufgespürt und näher untersucht, die wir zu einem Zeitpunkt sehen, als das Universum gerade einmal 500 Millionen Jahre alt war. Zwar hatte Hubble schon zuvor Galaxien in dieser Entfernung entdeckt, doch scheinen die neuen Systeme zehn- bis 20-mal leuchtkräftiger zu sein als frühere Funde.

GOODS-N

Der Himmelsbereich, in dem die vier jungen Galaxien (rechts vergrößert) entdeckt wurden. Bild: NASA, ESA, G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), P. Oesch (University of California, Santa Cruz; Yale University), R. Bouwens und I. Labbé (Leiden University) und das Science Team  [Gesamtansicht]

"Diese Objekte fielen uns sofort ins Auge, weil sie weitaus heller waren, als wir das erwartet hatten", erinnert sich Garth Illingworth von der University of California in Santa Cruz. "Plötzlich sehen wir hier helle, massereiche Galaxien, die sich schon in so früher Zeit gebildet haben. Das war vollkommen überraschend."

Grund für die ungewöhnliche Helligkeit der Galaxien ist offenbar eine extrem hohe Sternentstehungsaktivität in den Systemen. Die hellste der neu entdeckten Galaxien scheint neue Sterne mit einer Rate zu bilden, die rund 50-mal höher ist als die Sternentstehungsrate in der Milchstraße. Und obwohl diese entfernten Galaxien nur etwa ein Zwanzigstel der Größe unserer Heimatgalaxie haben, dürften sie bereits rund eine Milliarde Sterne enthalten.

Die Galaxien fanden sich in einem von zwei Bereichen am Himmel, die von den Astronomen für sehr lange und damit tiefe Beobachtungen mit Hubble und anderen Weltraumteleskopen ausgewählt worden waren, nämlich im Bereich des Great Observatories Origins Deep Survey North (GOODS-N). "Es war schon faszinierend, in einem Bereich des frühen Universums gleich vier so helle Galaxien zu entdecken", meint auch Rychard Bouwens von der Sternwarte im niederländischen Leiden. "Die müssen außerordentlich schnell gewachsen sein."

Aufgespürt wurden die vier Galaxien zunächst mit dem Weltraumteleskop Hubble, dessen detaillierte Beobachtungen entscheidend dazu beigetragen haben, die Größe und die Sternentstehungsrate in den Systemen abzuschätzen. Mithilfe des Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer haben die Astronomen dann die gesamte stellare Helligkeit der Galaxien bestimmt, um daraus auf die Masse schließen zu können.

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"Es ist das erste Mal, dass Wissenschaftler die Masse eines so weit entfernten Objekts bestimmen konnten", unterstreicht Pascal Oesch von der University of California in Santa Cruz. "Es ist schon ein wunderbares Beispiel, welche Synergieeffekte gemeinsame Beobachtungen von Hubble und Spitzer haben können." Und Ivo Labbé von der Sternwarte in Leiden ergänzt: "Gleichzeitig sind diese extremen Massen und hohen Sternentstehungsraten außerordentlich mysteriös und wir können es kaum erwarten, unseren Fund mit zukünftigen Beobachtungen mit leistungsfähigen Teleskopen zu bestätigen."

Die jetzt beobachteten hellen jungen Galaxien sind, so die Theorie der Astronomen, durch Kollisionen und Verschmelzungen noch kleinerer Galaxien entstanden, die sich noch früher gebildet haben müssen. Die Systeme sind so weit von uns entfernt, dass ihr Licht über 13 Milliarden Jahre benötigt hat, um uns zu erreichen. Inzwischen dürften sie sich deutlich weiterentwickelt und durch weitere Verschmelzungen eine ähnliche Größe erreicht haben, wie die größten Galaxien in unserer galaktischen Umgebung. Die Sterne in den fernen Systemen könnten sich heute somit in den Zentren gewaltiger elliptischer Riesengalaxien befinden, die noch deutlich größer sind als unsere Milchstraße.

Galaxien, wie sie jetzt von Hubble und Spitzer entdeckt wurden, sollten mit dem Hubble-Nachfolger, dem James Webb Space Telescope, vergleichsweise leicht aufzuspüren und zu untersuchen sein. Die Astronomen hoffen also, dass sie nach dem Start von James Webb, der gegenwärtig für 2018 geplant ist, ganz neue Einblicke in diese frühe Phase des Universums erhalten werden.

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel in der Zeitschrift The Astrophysical Journal.

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siehe auch
Hubble: Rätsel um produktive Zwerggalaxien - 10. November 2011
Herschel: Staubige Galaxien überall - 17. Dezember 2009
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
HubbleSite, Seite des STScI
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