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VISTA
Die ersten großen Galaxien im Visier
von Stefan Deiters
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18. November 2015

Wann gab es im Universum die ersten massereichen Galaxien? Um diese Frage zu beantworten, müssen Astronomen weit entfernte und oft relativ lichtschwache Systeme aufspüren. Mithilfe des ESO-Teleskops VISTA entdeckten Forscher nun eine große Zahl bislang unbekannter Galaxien. Sie ermöglichen eine erste Abschätzung, wann solche Systeme erstmals auftauchten.

UltraVISTA

Einige der jetzt im Bereich der UltraVISTA-Durchmusterung entdeckten massereichen Galaxien. Bild: ESO / UltraVISTA Team / TERAPIX / CNRS / INSU / CASU [Großansicht

Es kann manchmal sehr erhellend sein, einen bestimmten Himmelsbereich über einen sehr langen Zeitraum zu beobachten. Mit einer immer größeren Beobachtungszeit werden nämlich auch immer mehr Galaxien sichtbar, und die genaue Anzahl von Galaxien in einer Region hilft den Wissenschaftlern, aktuelle Theorien über die Entstehung und Entwicklung dieser Objekte im Verlauf der Geschichte des Universums zu überprüfen.

Allerdings ist die Entdeckung von Galaxien in großer Entfernung keine leichte Aufgabe: Die hellsten von ihnen sind vergleichsweise selten und die weniger hellen und masseärmeren Objekte lassen sich nur sehr schwer entdecken.

Im Rahmen der Himmelsdurchmusterung UltraVISTA wird mit dem Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) der europäischen Südsternwarte ESO auf dem Gipfel des Paranal in Chile seit Dezember 2009 immer wieder ein Bereich des Himmels anvisiert, der etwa den vierfachen Durchmesser des Vollmonds hat. Es handelt sich um die umfassendste und tiefste Durchmusterung dieser Art im Infraroten.

Astronomen um Karina Caputi vom Kapteyn Astronomical Institute der Universität in Groningen haben die Daten von UltraVISTA genutzt, um darin nach lichtschwachen Galaxien zu suchen, die existiert haben müssen, als unser Universum gerade einmal 0,75 bis 2,1 Milliarden Jahre alt war. Die UltraVISTA-Beobachtungen wurden von den Forschern dazu mit Aufnahmen des NASA-Infrarotweltraumteleskops Spitzer kombiniert.

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"Wir haben 574 bislang unbekannte massereiche Galaxien entdeckt - die größte Auswahl von solchen versteckten Galaxien im Universum, die bislang zusammengestellt worden ist", so Caputi. "Das Studium dieser Galaxien erlaubt uns die Beantwortung einer einfachen aber wichtigen Frage: Ab wann gab es die ersten massereichen Galaxien?" Als massereich gilt eine Galaxie in diesem Zusammenhang ab einer Gesamtmasse von etwa der 50-milliardenfachen Masse unserer Sonne.

Durch die Beobachtung im Nahinfrarot werden auch sehr weit entfernte Objekte sichtbar, deren Strahlung durch die Expansion des Universums ins Rote verschoben wurde. Außerdem lassen sich auch Systeme entdecken, die hinter Staubwolken verborgen sind.

Die Forscher stellten fest, dass die Anzahl der Galaxien innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums sehr schnell angestiegen sein muss. Ein großer Teil der massereichen Galaxien in unserer heutigen Umgebung dürfte auch bereits drei Milliarden Jahre nach dem Urknall existiert haben.

"Wir haben keine Hinweise darauf gefunden, dass es massereiche Galaxien früher als etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall gab", so Henry Joy McCracken vom Institut d'Astrophysique de Paris. "Wir glauben also, dass es sich hier um den Zeitpunkt handeln muss, ab dem sich die ersten massereichen Galaxien gebildet haben."

Die Wissenschaftler stellten zudem fest, dass es offenbar damals deutlich mehr massereiche Galaxien gab, als bislang gedacht. So machen die jetzt neu entdeckten Systeme die Hälfte aller massereichen Galaxien in einem Zeitfenster von 1,1 bis 1,5 Milliarden Jahren nach dem Urknall aus. Dies widerspricht allerdings in gewisser Weise aktuellen Theorien über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien, die eine so große Zahl von massereichen Galaxien in dieser Zeit nicht vorhersagen.

Und es gibt eine weitere Komplikation: Sollten die massereichen Galaxien in der Frühzeit des Universums auch deutlich staubhaltiger sein, als die Theorien vorhersagen, wären sie auch mithilfe von UltraVISTA nicht mehr zu entdecken. Beobachtungen mit dem Radioteleskopverbund ALMA könnten bei der Klärung dieser Frage helfen. Sollte es tatsächlich noch mehr staubige Galaxien in dieser Epoche gegeben haben, müsste man auch die Theorie über die Entstehung von Galaxien in der damaligen Zeit überdenken.

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

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siehe auch
Massereiche Galaxien: Heftige Sternentstehung im jungen Universum - 30. Januar 2014
VISTA: Tiefster Infrarotblick ins All - 21. März 2012
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
ESO
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