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HUBBLE
Erneut Galaxie in Rekordentfernung entdeckt
von Stefan Deiters
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4. März 2016

Mithilfe des Weltraumteleskops Hubble haben Astronomen eine Galaxie aufgespürt, die wir zu einem Zeitpunkt sehen, als unser Universum gerade einmal 400 Millionen Jahre alt war. Es ist damit die entfernteste bislang beobachtete Galaxie. In dem GN-z11 genannten System entstehen Sterne mit einer 20-fach höheren Rate als in der Milchstraße heute.

GN-z11

Die Galaxie GN-z11 im Bereich der Durchmusterung GOODS North (Great Observatories Origins Deep Survey North). Bild: NASA, ESA und P. Oesch (Yale University)  [Großansicht

Astronomen haben mithilfe des Weltraumteleskops Hubble erneut eine Galaxie entdeckt, die weiter entfernt sein dürfte, als jedes andere bislang aufgespürte System. Die neue Galaxie mit der Bezeichnung GN-z11 erscheint angesichts ihrer Entfernung ungewöhnlich hell, was auch der Grund dafür ist, dass Hubble das System überhaupt entdecken konnte. 

Wir sehen GN-z11 zu einem Zeitpunkt, als das Universum gerade einmal 400 Millionen Jahre alt war. Eigentlich ging man davon aus, dass sich Systeme in dieser Entfernung erst mit dem Hubble-Nachfolger, dem James Webb Space Telescope aufspüren lassen würden.

Zuvor hatte die Astronomen die Entfernung von GN-z11 lediglich aufgrund ihrer Farbe auf Bildern des Weltraumteleskops Hubble und des Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer abgeschätzt. Jetzt gelang es, mit der Wide Field Camera 3 von Hubble auch ein Spektrum des Systems aufzunehmen und so die Entfernung mit einer deutlich höheren Genauigkeit zu bestimmen als zuvor.

"Unsere spektroskopischen Beobachtungen haben gezeigt, dass die Galaxie weiter entfernt ist, als wir gedacht hatten", erläutert Gabriel Brammer vom Space Telescope Science Institute. "Ihre Entfernung liegt praktisch am absoluten Limit dessen, was Hubble beobachten kann."

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"Wir sind einen großes Stück zurück in der Zeit gegangen - noch weiter zurück, als wir dachten, dass es mit Hubble möglich sein würde", so Pascal Oesch von der Yale University. "Es ist uns gelungen, die Entfernung zu einer Galaxie zu bestimmen, die wir sehen, als das Universum gerade drei Prozent seines heutigen Alters hatte."

Die Entfernung zu GN-z11 leiteten die Astronomen aus der sogenannten Rotverschiebung der Galaxie ab. Je größer die Distanz eines Objekts von uns ist, desto schneller entfernt es sich von uns. Dadurch wird das Licht, was uns von diesem Objekt erreicht, gedehnt - es erscheint also röter, als es eigentlich ist. GN-z11 hat eine Rotverschiebung von z=11,1, was einer Zeit von 400 Millionen Jahren nach dem Urknall entspricht. Beim bisherigen Rekordhalter, einer Galaxie namens EGSY8p7, lag die Rotverschiebung bei z=8,68.

"Den bisherigen Rekordhalter haben wir mitten in einer Epoche gesehen, während der das Licht der ersten Galaxien den Nebel aus kaltem Wasserstoff im Universum langsam aufgelöst hat", so Rychard Bouwens von der Universität in Leiden in den Niederlanden. "Diese Zeit nennt man die Epoche der Reionisation. GN-z11 sehen wir nun 150 Millionen Jahre früher, also fast zu Beginn dieser Übergangsphase in der Entwicklung des Universums."

Die Auswertung von Daten von Hubble und Spitzer ergab, dass unsere Milchstraße 25-mal größer ist als GN-z11. Das entfernte System enthält zudem nur ein Prozent der Masse der Milchstraße in Form von Sternen. Dafür ist allerdings die Rate, mit der in GN-z11 neue Sterne entstehen, beachtlich: Sie ist um einen Faktor 20 größer als in der Milchstraße, was auch der Grund sein dürfte, weshalb das System überhaupt mit Hubble zu erkennen war.

Die Entdeckung einer solchen Galaxie stellt die Astronomen aber auch vor neue Probleme: "Es ist schon faszinierend, dass es eine so massereiche Galaxie nur 200 bis 300 Millionen Jahre nach Beginn der Entstehung der ersten Sterne überhaupt geben kann", so Garth Illingworth von der University of California in Santa Cruz. "Da braucht man schon ein gewaltiges Wachstum und die Entstehung von Sternen mit einer sehr hohen Rate, um so früh eine Galaxie mit einer Milliarde Sonnenmassen entstehen zu lassen."

Nach den bisherigen Theorien sollte es so helle Galaxien wie GN-z11 in dieser frühen Phase des Universums nicht geben. "Die Entdeckung macht deutlich, dass unser Wissen über das frühe Universum noch sehr begrenzt ist", so Ivo Labbe von der Universität in Leiden. "Wie GN-z11 entstanden ist, bleibt für uns bislang ein Rätsel." Die Astronomen hoffen, dass das James Webb Space Telescope noch sehr viel mehr Galaxien dieser Art aufspüren wird, so dass sich dann ein besseres Bild über die Vorgänge im jungen Universum ergibt.

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal.

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siehe auch
Hubble & Spitzer: Winzige Galaxie im frühen Universum - 8. Dezember 2015
Hubble: Winzige Galaxien im jungen Universum - 23. Oktober 2015
Frontier Fields: Eine der jüngsten Galaxien im Universum - 10. Februar 2014
Hubble: Galaxie mit neuer Rekordentfernung? - 27. Januar 2011
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
spacetelescope.org, Hubble-Seite der ESA
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