Radioastronomen messen erstmals Wasserstoffverteilung in fünf Milliarden Lichtjahren Entfernung Bisher fernstes Wasserstoffsignal einer Galaxie - scinexx | Das Wissensmagazin
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Radioastronomen messen erstmals Wasserstoffverteilung in fünf Milliarden Lichtjahren Entfernung

Bisher fernstes Wasserstoffsignal einer Galaxie

So könnte die wasserstoffreiche Galaxie COSMOS J100054.83+023126.2 aussehen. © ICRAR/ Peter Ryan

Astronomischer Rekord: Forscher haben erstmals das Wasserstoff-Signal einer fünf Milliarden Lichtjahre weit entfernten Galaxie detektiert. Das ist fast doppelt so weit entfernt wie bisher mit Radioteleskopen möglich. Die neuen Messungen zeigen, dass diese Galaxie ungewöhnlich gasreich ist und vielleicht gerade eine Verschmelzung mit einer weiteren Sternenansammlung erlebt.

Wasserstoff ist das Urelement des Kosmos und der wichtigste Rohstoff für die Bildung von Sternen im Universum. Wie viel von diesem Gas eine Galaxie enthält und wie es verteilt ist, liefert daher wertvolle Erkenntnisse über ihr Wachstum und ihre Entwicklung. Während jedoch die Radioemissionen des Wasserstoffs in der Milchstraße oder in nah benachbarten Galaxien gut zu empfangen sind, lag der bisherige Rekord für die fernen Wasserstoffsignale bei weniger als drei Milliarden Lichtjahren.

Signal in der 21-Zentimeter Linie

Mit Hilfe der Radioteleskope des Very Large Array (VLA) in den USA ist es nun jedoch gelungen, erstmals Wasserstoffemissionen aus der fast doppelten Entfernung zu detektieren. „Dies ist das erste Mal, dass wir atomaren Wasserstoff in einer Galaxie so weit weg von der Erde direkt messen konnte“, sagt Studienleiter Ximena Fernández von der Rutgers University in New Jersey.

Die Astronomen entdeckten das Signal im Rahmen einer neuen Himmelsdurchmusterung, dem „COSMOS HI Large Extragalactic Survey“, kurz CHILES. In ihr suchen tasten die den Himmel in mittlerer Entfernung von uns nach der sogenannten 21-Zentimeter-Linie ab, der Wellenlänge im Radiospektrum, die von neutralem Wasserstoffgas abgegeben wird.

Aufnahme der Galaxie mit ihrer lang ausgezogenen Wasserstoffwolke © Fernandez et al, NRAO/AUI/NSF, NASA

Nach 178 Beobachtungsstunden registrierten die Teleskope das bisher entfernteste solcher Signale von der rund fünf Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie COSMOS J100054.83+023126.2. „Diese Signale begannen ihre Reise, noch bevor unser Planet existierte“, sagt Fernández. „Nach fünf Milliarden Jahren der Reise durch das All sind sie nun in unseren Teleskopen gelandet und erlauben es uns, diese Galaxie zum ersten Mal zu sehen.“

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Junge Sterne und viel Gas

Wie die Messungen ergaben, enthält die Galaxie enthält knapp 30 Milliarden Sonnenmassen an neutralem Wasserstoff und noch einmal fast so viel molekularen Wasserstoff. Damit ist sie nicht nur ungewöhnlich wasserstoffreich, es ist auch das erste Mal, dass beide Wasserstoffsorten gemeinsam in einer so weit entfernten Galaxie gemessen wurden, wie die Astronomen erklären.

DIese Illustration verdeutlicht die Position der Galaxie innerhalb der Wasserstoffwolke. © ICRAR/ Peter Ryan

Die Menge des Wasserstoffs spricht dafür, dass die Galaxie Milliarden von jungen, massereichen Sternen enthält, die von dichten Wolken aus Wasserstoffgas umgeben sind. Sie ähnelt darin gasreichen Galaxien in der näheren kosmischen Umgebung, hat aber eine vergleichsweise geringe Sternbildungsrate.

Ungewöhnlich ist auch die Verteilung des Wasserstoffs in der Galaxie: Er bildet eine asymmetrische, über die Galaxie hinaus ausgezogene Wolke. Das könnte auf eine sich anbahnende oder bereits erfolgte Verschmelzung mit einer anderen Galaxie hindeuten: „Während die Galaxie optisch ungestört aussieht, spricht die asymmetrische Verteilung des neutralen Wasserstoffs dafür, dass es eine Interaktion mit einem möglichen Begleiter gibt“, berichten die Forscher. (Astrophysical Journal Letters, 2016; arXiv:1606.00013)

(International Centre for Radio Astronomy Research, 02.06.2016 – NPO)

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