Sabotierende Ur-Ur-Väter der Milchstraße

Erste Galaxien nach dem Urknall waren Winzlinge, deren Strahlung die Bildung weiterer Zwerggalaxien verhinderte

Durch die Observation des Lichtes ferner Quasare konnte ein zweiköpfiges US-Astrophysikerteam die alte These von der Re-Ionisation über die Entwicklung des Universums in seiner Frühphase bestätigen. Als sich das Universum allmählich abkühlte, sandten die Sterne in den jungen Neugalaxien eine höchst energiereiche ultraviolette Strahlung ab, die das Material für weitere kleine Galaxien buchstäblich in Stücke riss. Auf diese Weise wurde der Weg für die großen Galaxien frei.

Wie wundersam ist es doch, dass vieles in dieser Welt so ist oder zu sein scheint, wie wir es mit unseren Sinnen und künstlichem Instrumentarium zu erfahren vermögen, sieht man einmal von den "Dingen" ab, die wir mit unseren Sinnen und künstlichem Instrumentarium noch nicht erfasst und verstanden haben – wie etwa das wahre Wesen der nebulösen Dunklen Materie oder die wahre Natur von Schwarzen Löchern. Nichtsdestoweniger sollten wir der kosmischen, geologischen und biologischen Evolution dafür dankbar sein, dass sie seit dem "Big Bang", der nach den neuesten Berechnungen von WMAP vor 13,7 Milliarden Jahren Materie, Raum und Zeit generierte, alle Weichen in der bewohnbaren Zone unserer Galaxis und unseres Sonnensystems derart exakt justiert hat, dass wir uns hier und heute über diese Fragen Gedanken machen können.

Laut WMAP beläuft sich das Alter des Universums auf zirka 13,7 Milliarden Jahre. Mit Sicherheit wird aber dieser Zahlenwert eines Tages revidiert werden. Indes ist noch nicht einmal sicher, ob der Urknall überhaupt stattgefunden hat. Bild: NASA/WMAP

Nur ein Zehntausendstel der Milchstraßenmasse

Gleichwohl stehen noch viele weltbewegende Fragen über den Beginn der Welt unbeantwortet im Raum, der sich nebenher bemerkt im Zuge der kosmischen Expansion selbst immer weit aufbläht. Was löste den Urknall aus? Gab es eine "überlichtschnelle" Inflationsphase? Wenn ja: Wie soll man sich diese vorstellen? Und wie bildeten sich die ersten Sterne und ersten Zwerggalaxien? Wieso bevölkern die großen Galaxien das All so zahlreich? Zumindest auf letztere Fragen haben Astronomen jetzt eine Teilantwort gefunden.

Die urzeitlichen Kollegen der Milchstraße waren noch recht zwergenhaft. Wie diese künstlerische Illustration zeigt, bestanden sie vorwiegend aus heißen blauen Sternen und waren umgeben von Wasserstoffgas (rote Farbe). Bild: David A. Aguilar (CfA)

Wie ein zweiköpfiges Forscherteam in der Wissenschaftspublikation Nature (Bd. 441, S. 322-324, Jg. 2006) berichtet, kamen sie während der Observation der ersten Galaxien im Universum zu dem Ergebnis, dass diese sehr klein gewesen waren. Sehr klein deshalb, weil sie im Schnitt gerade einmal rund ein Zehntausendstel der Masse der Milchstraße besaßen. Nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden dann im Innern dieser Zwerggalaxien viele heiße, massereiche Riesensterne.

Kosmische Sabotage

Aber genau dieser Prozess besiegelte deren Schicksal. Denn infolge der energiereichen ultravioletten Strahlung, welche die jungen Sterne seinerzeit emittierten, konnten keine neuen Zwerggalaxien Fuß mehr fassen, weil diese schlichtweg zu stark und zu destruktiv war. In Übereinstimmung mit der bisherigen Theorie verhinderte die massive UV-Strahlung durch Ionisation und dem Erhitzen des umgebenen Wasserstoffgases eine weitere Bildung von Zwerggalaxien. Während also das ionisierte Wasserstoffgas zwischen den Galaxien den Zwerggalaxien den Garaus machte, förderte dieser Vorgang andererseits das Wachstum großer Galaxien. Die Entstehung von Zwerggalaxien brach nach einigen hundert Millionen Jahren abrupt ab – der Siegeszug der großen Galaxien begann:

"Die ersten Zwerggalaxien sabotierten ihr eigenes Wachstum und die Entstehung weiterer Zwerggalaxien", schreibt der US-Astrophysiker Abraham Loeb vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Cambridge). "Das war der Theorie nach zu erwarten. Aber jetzt können wir den ersten auf Beobachtungen beruhenden Beweis für das selbstzerstörerische Verhalten von frühen Galaxien vorlegen."

Das Licht ferner Quasare

Um die Verteilung der Galaxienmassen im frühen Universum zu bestimmen, untersuchten Loeb und sein Kollege Stuart Wyithe von der University of Melbourne (Australien) das Licht ferner Quasare. Als dieses das Gas der jungen Galaxien durchquerte, wurde ein Teil des Lichts absorbiert. Da im Spektrum der Quasare signifikante dunkle Linien zurückbleiben, konnten die beiden Wissenschaftler aus der Form und Verteilung besagter Spektrallinien auf die Häufigkeit unterschiedlich großer Galaxien schließen. Bei der Analyse zeigte sich zudem, dass der Gehalt der Masse einer Galaxie von der Temperatur des Gases abhängt, aus der sie entsteht.

Kein echter Quasar, dafür ein fantasiereiches, mit viel Liebe zum Detail gemaltes Portrait eines fiktiven jungen Quasars. Bild: Wolfram Freudling et al. (STECF), ESO, ESA, NASA

Loeb und Wyithe zufolge ist ihre Studie mit der Analyse der Stimmen in einem Raum, in verschiedene Menschen miteinander parlieren, vergleichbar:

http://www.heise.de/tp/artikel/22/22728/1.html