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MASSEREICHE GALAXIEN
Heftige Sternentstehung im jungen Universum
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Bonn
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30. Januar 2014

Durch Auswertung von Beobachtungen im sogenannten COSMOS-Feld haben Astronomen nun die Entstehungsgeschichte der massereichsten Galaxien rekonstruiert. Danach gab es bald nach dem Urknall zunächst einen regelrechten Boom an Sternentstehung, auf den jedoch rasch eine Stagnation folgte. Anschließend wuchsen die Galaxienriesen auf Kosten anderer Systeme.

COSMOS

Ausschnitt des COSMOS-Felds in einer Aufnahme des ESO-Teleskops VISTA. Bild: ESO / UltraVISTA team /  TERAPIX / CNRS / INSU / CASU

Der Blick ins All zeigt: Die Sterne sind nicht gleichmäßig verteilt, sondern sammeln sich in zahlreichen Galaxien, die in einigen wenigen Fällen - wie etwa im Fall der Andromedagalaxie - sogar schon mit dem Fernglas zu erkennen sind. Die Ansammlungen aus Sternen, Planetensystemen sowie Gas- und Staubwolken haben sich seit dem Urknall vor etwa 13,7 Milliarden Jahren jedoch nicht kontinuierlich entwickelt.

"Wir sehen im sehr frühen Universum vor zehn bis elf Milliarden Jahren bereits sehr massereiche und kompakte Galaxien, die ihr rapides Wachstum rasch beendet haben", erklärt Dr. Alexander Karim vom Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn. Die Wissenschaft rätselte bislang darüber, wie diese frühen Galaxien entstanden sind und wie sie sich weiterentwickelt haben.

Eine Antwort auf diese Frage versucht nun die Studie eines internationalen Forscherteams zu geben, an der Karim und weitere Bonner Astromnomen beteiligt waren. Zur Rekonstruktion der Galaxienentwicklung nutzten die Wissenschaftler die Aufzeichnungen von rund einem Dutzend der weltweit führenden Teleskope, darunter auch des Weltraumteleskops Hubble. Sämtliche Teleskope visierten dabei einen ganz bestimmten kleinen Himmelsauschnitt aus, das sogenannte COSMOS-Feld. "Mit zusätzlichen Teleskop-Messungen konnten wir dort sogar besonders tief ins Verborgene des frühen Universums blicken", so Karim.

Was auf den ersten Blick wie ein wildes Durcheinander verschiedener Himmelstrukturen aussieht, lösten die Forscher in einzelne Bilder auf, die jeweils die Galaxien in einem bestimmten Abstand zur Erde zeigen. Dabei gilt: Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto länger war auch ihr Licht zu uns unterwegs, so dass jede Galaxie für die Astronomen stets ein Fenster zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit des Universums darstellt.

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Anhand der COSMOS-Daten untersuchten die Astronomen jeweils die Struktur, die Entfernung und das Alter der Galaxien und ordneten sie verschiedenen Entwicklungsstadien zu. "Wenn wir diese Einzelbilder aus unterschiedlichen Epochen des Universums hintereinander betrachten, können wir die Entwicklung der Galaxien wie in einem Daumenkino nachvollziehen", vergleicht Karim.

Dabei zeigte sich, dass es rund eine bis anderthalb Milliarden Jahre nach dem Urknall tatsächlich genügend Galaxien gab, die in der Lage waren, in einer kosmisch kurzen Zeitspanne von ein bis zwei Milliarden Jahren so große Mengen an Sternen zu produzieren, dass sie sich anschließend zu den massereichen und kompakten Galaxien entwickeln konnten, die wir heute in unserer Nachbarschaft sehen.

Diesen "kosmischen Babyboom" führen die Astronomen darauf zurück, dass es in dieser frühen Phase kollisionsreiche Begegnungen jeweils zweier sehr gas- und staubreicher Galaxien gab. "Während solcher kosmischer Elefantenhochzeiten herrschen ideale Voraussetzungen für die Geburt von Sternen", so Karim.

Auf die Boom-Phase folgte offenbar rasch die Stagnation: Die "Geburtsrate" in diesen frühen Galaxien ließ stark nach. Die schon massereichen, aber noch kompakten Galaxien sind aber im Lauf der Jahrmilliarden erwachsen geworden. Auch heute wachsen viele dieser großen Galaxien noch - allerdings nicht mehr vorrangig durch "eigenen Nachwuchs". "Diese inzwischen passiv gewordenen großen Galaxien verleiben sich kleinere Galaxien ein und werden durch diese 'kosmischen Raubzüge' immer größer", so Karim.

Über ihre Analysen berichten die Wissenschaftler jetzt in einem Fachartikel in der Zeitschrift Astrophysical Journal.

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siehe auch
Hubble: Das Geheimnis der erloschenen Galaxien - 2. August 2013
Aktive Galaxien: Warum Schwarze Löcher aktiv werden - 13. Juli 2011
Aktive Galaxien: Verschmelzungen sorgen nicht für Aktivität - 6. Januar 2011
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn
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