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ALMA & VLT
Frühe Sternentstehung in Galaxie überrascht
von Stefan Deiters
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17. Mai 2018

Durch Beobachtungen mit dem Radioteleskopverbund ALMA und dem Very Large Telescope der ESO in Chile haben Astronomen Hinweise dafür gefunden, dass die Sternentstehung in einer entfernten Galaxie bereits 250 Millionen Jahre nach dem Urknall eingesetzt hat. Die Wissenschaftler schlossen dies auf dem Vorhandensein von Sauerstoff in der Galaxie.

MACS J1149.5+2223

Hubble-Aufnahme des Galaxienhaufen MACS J1149.5+2223 mit der Galaxie MACS1149-JD1 und einmontiert die ALMA-Beobachtungen des Sauerstoffs in der Galaxie. Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), das CLASH Team, Hashimoto et al.  [Großansicht]

Ziel der Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), einem Verbund von Radioteleskopen in der chilenischen Atacamawüste, war die Galaxie MACS1149-JD1, deren Strahlung rund 13,3 Milliarden Jahre benötigt hat, um die Erde zu erreichen. Wir sehen das System somit in einem Zustand nur 500 Millionen Jahre nach dem Urknall. Den Astronomen war es gelungen, das Signal von Sauerstoff in der entfernten Galaxie nachzuweisen - ein Entfernungsrekord für den Nachweis dieses Elements.

Die Entdeckung von Sauerstoff bedeutet allerdings auch, dass es in der Galaxie bereits eine frühere Generation von Sternen gegeben haben muss, die den Sauerstoff in ihrem Inneren erzeugt haben. "Ich war begeistert, das Signal des entfernten Sauerstoffs in den ALMA-Daten zu sehen", erinnert sich Takuya Hashimoto von der Osaka Sangyo Universität und dem National Astronomical Observatory of Japan. "Diese Entdeckung verschiebt die Grenzen des beobachtbaren Universums."

Mit dem Very Large Telescope (VLT) der europäischen Südsternwarte ESO konnte zudem ein schwaches Signal von Wasserstoff nachgewiesen werden. Die daraus ermittelte Entfernung der Galaxie stimmt mit der durch die ALMA-Beobachtungen bestimmten Entfernung überein. Damit ist MACS1149-JD1 die entfernteste Galaxie mit einer präzisen Entfernungsbestimmung und gleichzeitig auch die entfernteste Galaxie, die von ALMA oder dem VLT beobachtet wurde.

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"Wir sehen diese Galaxie heute so, wie sie zu der Zeit aussah, als das Universum erst 500 Millionen Jahre alt war. Und damals enthielt sie bereits eine Population entwickelter Sterne", erläutert Nicolas Laporte vom University College London. "Wir sind also in der Lage, mithilfe dieser Galaxie eine noch frühere, völlig unbekannte Periode der kosmischen Geschichte zu erkunden."

Direkt nach dem Urknall gab es noch keinen Sauerstoff im Universum. Dieser musste zunächst in den ersten Sternen gebildet und dann von diesen an ihre Umgebung abgegeben werden. Der Nachweis von Sauerstoff in einer Galaxie, die wir nur 500 Millionen Jahre nach dem Urknall beobachten, bedeutet also, dass hier schon vorher Sterne existiert haben müssen.

Um die Frage zu klären, wann diese Sternentstehung einsetzte, haben die Wissenschaftler Infrarotdaten von MACS1149-JD1, die mit den Weltraumteleskopen Hubble und Spitzer gewonnen wurden, ausgewertet. Danach lässt sich die beobachtete Helligkeit der Galaxie gut mit einem Modell erklären, in dem die Sternentstehung nur 250 Millionen Jahre nach dem Urknall begonnen hat. Damit könnten Galaxien also schon zu einer Zeit existiert haben, die sich unserer direkten Beobachtung gegenwärtig noch entziehen.

Über ihre Beobachtungen berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel, der heute in der Zeitschrift Nature erscheint.

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siehe auch
ALMA: Extreme Sternentstehung im jungen Universum - 26. Mai 2017
Junges Universum: Entfernte Galaxie mit rasantem Wachstum - 3. Januar 2012
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
ESO
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