KOSMOLOGIE
Blick auf die kosmische Morgendämmerung
von Stefan Deiters
astronews.com
16. Februar 2009

Wissenschaftler an der Universität im englischen Durham haben sich mithilfe umfangreicher Computersimulationen einen Eindruck davon verschafft, wie das Universum 500 Millionen Jahre nach dem Urknall ausgesehen haben muss. Damals entstanden die ersten Galaxien, deren Entwicklung die Durhamer Astronomen mit ihren Rechnungen verfolgten.

Ausschnitt aus der neuen Simulation. Zu sehen ist das Universum etwa 590 Millionen Jahre nach dem Urknall. Dunkle Materie ist grün dargestellt, die Kreise stehen für verschiedene Sternentstehungsraten der Galaxien. Bild: Alvaro Orsi / Durham University

Die "kosmische Morgendämmerung" begann vor über 13 Milliarden Jahren als sich die ersten Galaxien aus den Überresten von ungewöhnlich massereichen Sternen bildeten, die schon kurz nach dem Urknall entstanden und bald explodiert waren. Die neuen Berechnungen, die am Institute for Computational Cosmology der Durham University gemacht wurden, zeigen nun, wie aus diesen Galaxien die Galaxien wurden, die wir heute beobachten können.

Die Wissenschaftler hoffen, dass sie mit ihren Simulationen, die sich auf Galaxien konzentrieren, in denen gerade viele Sterne entstehen, auch mehr über die Dunkle Materie erfahren werden,  die den größten Teil der Materie im Universum ausmacht. Die Anziehungskraft dieser Dunklen Materie spielt nämlich bei der Entstehung von Galaxien eine sehr wichtige Rolle. Studiert man nun den Einfluss der Dunkelmaterie auf die Galaxien und ihre Entwicklung, erfährt man auch etwas über die Dunkelmaterie selbst - so zumindest die Hoffnung.

Für ihr Untersuchung, deren Ergebnisse in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht werden, kombinierten die Astronomen eine umfangreiche Simulation, in der nachvollzogen wird, wie Strukturen aus Dunkler Materie wachsen, mit einem Modell das normale Materie wie etwa Gas beschreibt und mit dem verfolgt werden kann, wie Galaxien entstehen und größer werden. Das Gas wird von der Dunkelmaterie angezogen, wird zunächst erhitzt, strahlt Energie ab und verwandelt sich schließlich in eine gewisse Anzahl von Sternen.

Mit ihrer Simulation können die Astronomen nun verfolgen, in welchen Galaxien und zu welchem Zeitpunkt gerade am meisten Sterne geboren werden. Galaxien sind zwar in der Gegenwart am größten, die meisten Sterne aber wurden zu anderen Phasen der Galaxienentwicklung geboren. Die Ergebnisse der Astronomen können mit aktuellen Beobachtungen verglichen werden, die bis zu einer Milliarde Jahre nach dem Urknall zurückreichen.

"Im Prinzip schauen wir in die Vergangenheit", beschreibt Alvaro Orsi, Hauptautor des Fachartikels und Doktorand in Durham, die Arbeit des Teams. "Dadurch hoffen wir, mehr darüber zu lernen, wie Galaxien wie unsere Milchstraße entstanden sind und auch mehr über Dunkelmaterie zu erfahren. Dunkle Materie ist entscheidend für die Entstehung von Galaxien - ohne sie wären wir alle heute nicht da."

"Unsere Untersuchung macht Aussagen darüber, welche Galaxien durch Sternentstehung in einer bestimmten Epoche wachsen und wie dies mit der Dunklen Materie zusammenhängt", ergänzt Kollege Dr. Carlton Baugh. "Wir geben dem Computer, was wir für das Rezept zur Galaxienentstehung halten und dann schauen wir, was dabei rauskommt. Dies vergleichen wir dann mit den Beobachtungen von realen Galaxien."