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Montag, 24.11.2014
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Entfernungsrätsel einer urzeitlichen Galaxie gelöst

Galaxie HDF850.1 liegt 12,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt

Für das Weltraumteleskop Hubble ist die ferne Galaxie HDF850.1 unsichtbar, Gas und Staub verdecken ihre Sterne. Astronomen wussten jedoch, wo sich dieses zu produktivsten Galaxien des Alls gehörende Objekt verbirgt. Sie umfasst ein Milchstraßensystem mit der extrem hohen Sternengeburtsrate von tausend Sonnen pro Jahr. Nun hat ein Team um Fabian Walter vom Heidelberger Max-Planck-Institut für Astronomie erstmals die Entfernung zu dieser Galaxie bestimmt: Sie liegt 12,5 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Damit dürfte HDF850.1 Teil eines Haufens aus Protogalaxien sein, der weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall entstand, berichten die Forscher im Fachmagazin "Nature".
Weltraumteleskop Hubble

Weltraumteleskop Hubble

Die Galaxie HDF850.1 ist unter Astronomen bekannt für die enorme Mengen neuer Sterne, die sie produziert – jährlich werden dort Sterne mit einer Gesamtmasse von 1000 Sonnen geboren. In normalen Galaxien wie unserer Milchstraße entsteht gerade mal ein Tausendstel dieser Menge. Doch trotz dieses hervorstechenden Merkmals war HD850.1 in einer Hinsicht nur schwer zu fassen: Die Astronomen hatten jahrzehntelang große Schwierigkeiten, den Abstand der Galaxie von der Erde zu bestimmen. Der Grund für dieses Dilemma: Die Galaxie HDF850.1, die sich in der als Hubble Deep Field bezeichneten Himmelsregion befindet, ist für Beobachtungen im sichtbaren Licht unsichtbar.

Das liegt daran, dass in ihr viele neue Sterne im Innern dichter Wolken aus Gas und Staub entstehen. Und solche Wolken sind für normales Licht undurchsichtig, so dass die Sterne der Galaxie im sichtbaren Lichtspektrum nicht zu sehen sind. Nachgewiesen wurde HDF850.1 stattdessen mithilfe von Submillimeter-Strahlung. Diese Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen einigen Zehntel und einem Millimeter kann selbst dicke Gas- und Staubvorhänge ungehindert durchdringen und bietet damit ungestörte Einblicke in das Wolkeninnere.

Bildausschnitt mit der Galaxie HDF850.1

Bildausschnitt mit der Galaxie HDF850.1

Sechs Radioteleskope zusammengeschaltet


Mit Hilfe des IRAM-Interferometers auf dem Plateau de Bure in den französischen Alpen, gelang es den Forschern, charakteristische Spektrallinien des Lichts von HDF850.1 zu identifizieren. Für IRAM werden sechs Radioantennen zu einem gigantischen Millimeter-Teleskop zusammengeschaltet. Die Messungen damit erlaubten schließlich eine exakte Entfernungsbestimmung. Das Ergebnis ist überraschend: Die Galaxie weist eine sehr hohe Rotverschiebung (z ~ 5.2) auf. Wir sehen sie so, wie sie vor 12,5 Milliarden Jahren aussah – zu einer Zeit, als das Universum als Ganzes nur etwa 1,2 Milliarden Jahre alt war. Die spektakulär hohen Sternentstehungsraten von HDF850.1 gehören damit in eine kosmische Epoche, in der das Universum weniger als zehn Prozent seines heutigen Alters besaß.

Weitere Beobachtungen der Galaxie mit dem Karl Jansky Very Large Array (VLA) der amerikanischen National Science Foundation ergaben zudem, dass ein ungewöhnlich großer Bruchteil der Masse von HDF850.1 in Form von Molekülen vorliegt – dem Rohmaterial für neue Sterne. Mittels weiterer Daten aus Himmelsdurchmusterungen fanden die Astronomen zudem heraus, dass die Galaxie Teil einer sehr frühen Sorte von Galaxienhaufen sein dürfte. Vorher kannten die Astronomen erst einen einzigen solcher Haufen aus Protogalaxien aus der Frühzeit des Universums.
(Nature, 15.06.2012 - NPO)

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