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HUBBLE
Winzige Galaxien im jungen Universum
von Stefan Deiters
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23. Oktober 2015

Mit Unterstützung des Gravitationslinseneffekts ist es Astronomen nun gelungen, über 250 winzige Galaxien aufzuspüren, die nur 600 bis 900 Millionen Jahre nach dem Urknall existierten. Sie nutzten dazu Beobachtungen des Weltraumteleskops Hubble. Nach Ansicht der Forscher haben diese winzigen Galaxien entscheidend zur Entstehung des uns heute vertrauten Universums beigetragen.

MACS J0416.1–2403

Der Galaxienhaufen MACS J0416.1–2403 ist einer der Haufen, der im Rahmen des Programms Frontier Fields beobachtet wurde. Bild: NASA, ESA und das HST Frontier Fields Team (STScI)  [Großansicht

Mehr als zwölf Milliarden Jahre benötigte das Licht der winzigen Galaxien bevor es die Detektoren des Weltraumteleskops Hubble erreichte. Die mehr als 250 Zwerggalaxien existierten damit nur rund 600 bis 900 Millionen Jahre nach dem Urknall. Bei der jetzt vorgestellten Entdeckung handelt es sich um eine der größten Ansammlungen solcher Galaxien, die bislang in dieser Epoche entdeckt wurden.

Durch die Beobachtung von extrem weit entfernten Galaxien werfen Astronomen praktisch einen Blick in die Vergangenheit: Da das Licht nur mit einer begrenzten Geschwindigkeit zu uns unterwegs ist, sehen wir in diesen Distanzen unser Universum und seine Objekte noch in einem sehr jungen Zustand. Das Studium so entfernter Systeme liefert somit Hinweise auf die erste Phase der Entwicklung des Universums.

Die jetzt vorgestellte Entdeckung ist aber nicht nur wegen der großen Anzahl von kleinen Systemen bemerkenswert, die dabei in dieser Epoche aufgespürt wurden. "Die lichtschwächsten Galaxien, die wir bei diesen Hubble-Beobachtungen entdeckt haben, sind lichtschwächer als alle anderen Galaxien, die bei sehr tiefen Hubble-Beobachtungen nachgewiesen werden konnten," erläutert Johan Richard vom Observatoire de Lyon in Frankreich.

Das Licht dieser Galaxien, so vermuten die Forscher, könnte zudem eine wichtige Rolle in einer der rätselhaftesten Phasen während der frühen Geschichte unseres Universums gespielt haben - der Epoche der Reionisation. Diese begann, als sich der dichte "Nebel" aus Wasserstoffgas, der das frühe Universum ausfüllte, langsam auflöste. Dies erlaubte es dem ultravioletten Licht sich auch über größere Entfernungen auszubreiten, das Universum wurde also in diesem Wellenlängenbereich durchsichtig.

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Das ultraviolette Licht der jungen Sterne war für diesen Prozess von großer Bedeutung, da es das Wasserstoffgas ionisierte und damit für diese Strahlung erst durchsichtig machte. Die jetzt entdeckten kleinen Galaxien, so ergab die Untersuchung der Forscher, dürften dabei eine sehr wichtige Rolle gespielt haben. Sie sorgten somit für den Abschluss der Epoche der Reionisation rund 700 Millionen Jahre nach dem Urknall. Ab diesem Zeitpunkt war das Universum dann vollständig durchsichtig.

"Wenn man nur die Beiträge von hellen und massereichen Galaxien berücksichtigt, reichen diese nicht aus, um das Universum zu reionisieren", unterstreicht Hakim Atek von der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz. "Wir müssen auch die Beiträge von einer sehr zahlreichen Population von lichtschwachen Zwerggalaxien berücksichtigen."

Das Team nutzte für ihre Studie Aufnahmen, die im Rahmen des Programms Frontier Fields gewonnen wurden. Dabei werden mit Hubble und anderen Teleskopen sehr tiefe, also langandauernde Beobachtungen von großen Galaxienhaufen gemacht, bei denen auch noch sehr lichtschwache Galaxien sichtbar werden.

Die Konzentration auf Galaxienhaufen bei diesem Programm hat einen besonderen Grund: Die Astronomen wollen sich zusätzlich ein als Gravitationslinseneffekt bekanntes Phänomen zunutze machen. Durch massereiche Objekte wird das Licht entfernterer, direkt dahinter liegender Systeme so abgelenkt, dass es nicht nur auf typische Weise verzerrt, sondern auch verstärkt wird. Auf diese Weise lassen sich Galaxien untersuchen, die ohne diesen Effekt selbst mit Hubble nicht zu beobachten wären.

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

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siehe auch
Frontier Fields: Eine der jüngsten Galaxien im Universum - 10. Februar 2014
Hubble: Blick in den Haufen der Pandora - 17. Januar 2014
The Frontier Fields: Drei Weltraumteleskope, ein Ziel - 25. Oktober 2013
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
spacetelescope.org, Hubble-Seiten der ESA
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