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Sonntag, 24.06.2018
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Dunkle Galaxien aufgespürt

Astronomen finden Kandidaten für frühe Galaxien mit viel Gas, aber kaum Sternen

Urgas statt Sterne: Astronomen ist es gelungen, gleich sechs sogenannte dunkle Galaxien aufzuspüren. Bei diesen Galaxien hat die Sternbildung noch nicht richtig eingesetzt, weshalb sie kaum eigenes Licht abgeben. Stattdessen enthalten sie große Mengen an primordialen Gasen. Das Spannende daran: Bisher ist eine solche "dunkle Phase" der Galaxienbildung nur theoretisch postuliert. Der eindeutige Nachweis solcher dunklen Galaxien im All könnte dies ändern.
Ein Spektroskop am Very Large Telescope in Chile half den Astronomen beim Aufspüren dunkler Galaxien.

Ein Spektroskop am Very Large Telescope in Chile half den Astronomen beim Aufspüren dunkler Galaxien.

Die Milchstraße und viele andere Galaxien im Kosmos sind durch ihre helle, dichte Sternenpopulation weithin sichtbar. Doch das gilt nicht für alle Galaxien: Einige dieser kosmischen Gebilde enthalten kaum Sterne und dafür umso mehr Dunkle Materie, wie beispielsweise eine benachbarte Zwerggalaxie, aber auch ein "Dunkler Zwilling" unserer Milchstraße.

Eine weitere Variante dunkler Galaxien könnte in der Frühzeit unseres Universums sogar die Regel gewesen sein. "Theoretische Modelle sprechen für die Existenz einer primordialen Phase der Galaxienbildung, die optisch noch fast völlig dunkel war", erklären Raffaella Anna Marino von der ETH Zürich und ihre Kollegen. Diese noch jungen Galaxien enthielten zwar eine große Menge an interstellarem Urgas – und damit Baustoff für neue Sterne. Ihre Sternbildung aber lief erst zögerlich an – so jedenfalls die Theorie.

Verräterisches Fluoreszieren


Doch der direkte Nachweis für eine solche "dunkle Phase" ist schwer zu erbringen, weil diese frühen Galaxien mangels Sternen kaum Licht abgeben. Bei ihrer Fahndung nach dunklen Galaxien im fernen All haben Marino und ihre Kollegen daher eine Art kosmischer "Taschenlampe" zu Hilfe genommen: Sie durchmusterten sechs Bereiche des Alls, die vom Licht heller Quasare durchstrahlt werden.


Der Clou daran: Wenn das Quasarlicht auf die Urgaswolken dunkler Galaxien trifft, sorgt seine Energie dafür, dass das Wasserstoffgas Strahlung einer bestimmten Wellenlänge abgibt – die sogenannte Lyman-Alpha Fluoreszenz. Mithilfe des MUSE-Spektrografen am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile haben die Astronomen nach Quellen solcher Fluoreszenzstrahlung gesucht.

Einer der neue Kandidaten für eine dunkle Galaxie. Links die Emission von Gas und rechts von Sternen

Einer der neue Kandidaten für eine dunkle Galaxie. Links die Emission von Gas und rechts von Sternen

Sechs, vielleicht sogar acht Kandidaten


Mit Erfolg: Den Astronomen gelang es, sechs bis acht mögliche dunkle Galaxien aufzuspüren. "Diese Quellen sind die besten Kandidaten für dunkle Galaxien, die durch Quasare fluoreszieren", berichten Marino und ihre Kollegen. Diese kosmischen Objekte sind fast zwölf Milliarden Jahre alt und stammen damit aus der Frühzeit unseres Universums. Gleichzeitig sind sie älter als die bisher bekannten dunklen Galaxien dieser Art, wie die Forscher berichten.

Nach Ansicht der Astronomen können die neuen Funde dazu beitragen, die "dunkle Phase" der Galaxienbildung weiter einzugrenzen. "Denn in den bisher durchgeführten Studien ließ sich diese protogalaktische Phase vor dem ersten Funken der Sternbildung nur wenig eingrenzen", so Marino und ihre Kollegen. Die Fahndung mit dem MUSE-Instrument und die Suche nach weiteren Kandidaten könnte diese Frage klären helfen. (The Astrophysical Journal, 2018; doi: 10.3847/1538-4357/aab6aa)
(ETH Zürich, 24.05.2018 - NPO)
 
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