Der Blick ins ferne Weltall ist immer zugleich ein Blick in die Vergangenheit. Denn das Licht ferner Sterne oder Galaxien benötigt Millionen oder sogar Milliarden Jahre, bis es uns erreicht. Wir sehen dadurch diese Objekte in dem Zustand, indem sie in der fernen Vergangenheit waren – zu dem Zeitpunkt, als sie dieses Licht ausstrahlten. Der bisher weiteste Blick zurück ist nun einem internationalen Astronomenteam gelungen: Sie berichten in „Nature“ über die entfernteste und damit älteste bekannte Galaxie. Ihr Licht stammt aus einer Zeit, als das Universum gerade erst 700 Millionen Jahre alt war.
Astronomen kennen bisher einige Dutzend Galaxien, die extrem weit von uns entfernt liegen. Wie groß ihre Entfernung genau ist, lässt sich anhand ihres Lichtspektrums messen. Als Indikator dient dabei ein spezielles Signal – eine Linie im Spektrum, die von Wasserstoff erzeugt wird. Diese sogenannte Lyman-Alpha-Linie entsteht, wenn das Elektron des Wasserstoffs durch Energiezufuhr kurzzeitig auf eine höhere Bahn angehoben wird und dann wieder in den Grundzustand zurückfällt. Dabei gibt es die zuvor aufgenommene Energie als Strahlung ab.
Rotverschiebung als Entfernungsmesser
Weil diese helle Linie im Spektrum gut erkennbar ist und zudem Wasserstoff in nahezu allen Sternen und Galaxien vorkommt, nutzen die Astronomen sie als kosmischen Entfernungsmesser: Wie sich das Universum im Laufe der Zeit ausdehnt, wird auch die Wellenlänge dieser Spektrallinie gedehnt. Sie erscheint umso rötlicher, je weiter die Lichtquelle von uns entfernt ist.
In den letzten Jahren haben Astronomen mehrere Galaxien entdeckt, die eine Rotverschiebung größer als sieben besitzen und die damit aus der Frühzeit des Universums stammen. So stießen Forscher 2011 mit Hilfe des Hubble Weltraumteleskops auf eine Galaxie, die vor rund 13,2 Milliarden Jahren existiert haben könnte – möglicherweise nur 480 Millionen Jahre nach dem Urknall. Allerdings: Bisher ist die Rotverschiebung dieser Galaxie nicht spektroskopisch bestätigt. „Bisher gibt es nur fünf Kandidaten, deren Rotverschiebung durch die Lyman Alpha-Emission bestätigt wurde“, erklären Steven Finkelstein von der University of Texas in Austin und seine Kollegen. Und von diesen fünf Galaxien erreiche keine eine Rotverschiebung von mehr als 7,2.
Rekordhalter mit rasanter Sternenbildung
Jetzt allerdings haben die Astronomen einen neuen Rekordhalter aufgespürt: Eine Galaxie, deren Rotverschiebung sogar 7,51 erreicht. Das ist der bisher höchste bestätigte Wert. „Die Galaxie stammt damit aus einer Epoche nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall“, berichten die Forscher. Identifiziert hatten sie die z8_GND_5296 getaufte Galaxie mit Hilfe eines speziellen Spektrografen am Keck Teleskop I auf Hawaii. Unter 43 Galaxien, die ähnlich weit weg schienen, war nur im Licht dieser Sternenansammlung die Lyman Alpha-Linie deutlich zu erkennen.
Nähere Analysen ihres Lichtspektrums ergaben, dass die neu entdeckte Galaxie extrem aktiv ist: Sie produziert mehr als 100 Mal schneller neue Sterne als unsere Milchstraße. Pro Jahr entstehen dort 330 Sonnenmassen an neuen Himmelskörpern. „Diese Galaxie könnte damit der Vorläufer eines der massereichsten Sternensysteme im frühen Universum gewesen sein“, konstatieren Finkelstein und seine Kollegen. Das eine so aktive Sternenwiege schon bei einer relativ kleinen Himmelsdurchmusterung gefunden wurde, könnte nach Ansicht der Forscher darauf hindeuten, dass solche Starburst-Galaxien im frühen Universum häufiger waren als bisher angenommen.
(Nature, 2013; doi: 10.1038/nature12657)
(University of Texas, Austin, 24.10.2013 – AKR)
