Donnerstag, 20. September 2012

Astronomen entdecken eine der bislang ältesten Galaxien des Universums


Die große Abbildung (l.) zeigt zahlreiche Galaxien im Galaxienhaufen MACS J1149+2223. Durch die Wirkung des Sternhaufens als gewaltige Gravitationslinse wird das Licht der jetzt entdeckten Galaxie "MACS 1149-JD" (o.r und u. r) um das 15-Fache verstärkt. | Copyright: NASA/ESA/STScI/JHU

Heidelberg (Deutschland) - Ein internationales Forscherteam hat eine der am weitesten entfernten und damit auch ältesten bislang bekannten Galaxie des Universums entdeckt. "MACS1149-JD1" hat sich demnach bereits weniger als 500 Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet.

Wie das Team um Wei Zheng von der Johns Hopkins University u. a. unter Beteiligung von Astrophysikern der Universität Heidelberg aktuell im Fachmagazin "Nature" berichtet, wurde die Entdeckung erst mithilfe eines natürlichen Leuchtkraftverstärkers des Universums, einer sogenannten Gravitationslinse möglich.

Laut dem derzeit gültigen Standardmodell entstand unser Universum vor rund 13,7 Milliarden Jahren durch den sogenannten Urknall. Schon 400 bis 500 Millionen Jahre später ermöglichten offenbar die dabei entstandenen Bedingungen im Kosmos die Entstehung der ersten Sterne und damit der ersten Galaxien.

"Eigentlich bestand kaum Hoffnung, Signale irgendeines Objekts aus dieser Epoche zu erhalten. Denn sollte es damals schon Galaxien gegeben haben, so wäre ihr Schein noch sehr viel schwächer als das Leuchten einer Kerze auf dem Mond. Kein Teleskop der Welt wäre derzeit in der Lage, ein solches Objekt zu entdecken", erklärt Prof. Dr. Matthias Bartelmann vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH).

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Der natürliche Leuchtkraftverstärker, mit dessen Hilfe die Galaxie jetzt entdeckt wurde, besteht wahrscheinlich aus sogenannter Dunkle Materie, die so bezeichnet wird, da sie sich nur indirekt, zum Beispiel durch ihre anziehende Wirkung auf Licht, verrät.

Besonders viel dieser exotischen Materie befindet sich in Galaxienhaufen, in denen sich hunderte oder tausende Galaxien auf engstem Raum bewegen. "Befindet sich ein solcher Galaxienhaufen mit seiner Dunklen Materie in einem bestimmten Abstand zur Erde, wirkt er wie ein Lupenglas - er vergrößert hinter ihm liegende Objekte und bündelt ihr Licht, so dass sie heller erscheinen", erläutert die Pressemitteilung der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg uni-heidelberg.de. Genau dieser Effekt der Gravitationslinse ermöglichte nun die Entdeckung von der ältesten bislang bekannten Galaxie mit der Bezeichnung "MACS1149-JD1".

"Galaxien, die sich gerade in einer intensiven Phase der Sternentstehung befinden, weisen in ihrer spektralen Energieverteilung bestimmte unverwechselbare und charakteristische Abstufungen auf. Diese lassen sich aufspüren, indem eine Galaxie mit einem Teleskop durch verschiedene Filter beobachtet wird", sagt Dr. Adi Zitrin, der der Arbeitsgruppe von Prof. Bartelmann angehört. Allerdings verschieben sich diese Abstufungen auf ebenso charakteristische Weise, je nachdem, welche Entfernung eine Galaxie von der Erde hat. Im Fall von MACS1149-JD1 hat diese Verschiebung, die sogenannte Rotverschiebung, einen Wert von 9,6. Dies entspricht nach Angaben der Heidelberger Wissenschaftler einer Entfernung, die Licht in 13,2 Milliarden Jahren zurückgelegt hat.

Entscheidende Hinweise, die zur Entdeckung von MACS1149-JD1 führten, lieferte eine am ZAH mit entwickelte Analysemethode. Dabei messen die Heidelberger Wissenschaftler die Verformung der Teleskop-Bilder von weit hinter den Galaxienhaufen liegenden Galaxien, die durch die in diesen Galaxienhaufen selbst geballt, aber unsichtbar vorhandene Dunkle Materie hervorgerufen wird. Im Fall des Galaxienhaufen MACS1149+22 konnten die Wissenschaftler insgesamt sieben Hintergrundgalaxien entdecken, deren Bild durch die Gravitationskraft des Galaxienhaufens verstärkt, verzerrt und in 23 Mehrfachbilder aufgespaltet wurde. Daraus ließ sich vorhersagen, wo sich eine leuchtkraftverstärkte Galaxie bei einer Rotverschiebung von 9,6 befinden müsste. Die Wissenschaftler konnten daraus schließen, dass die Galaxie MACS1149-JD1 bereits 490 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden ist. 

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Quelle: uni-heidelberg.de, hub.jhu.edu
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