Am Rande der Metagalaxis

19.04.2008

Kalifornische Astronomen entdecken 11,4 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt den bislang ältesten Galaxienhaufen

Galaxien entstehen nicht aus dem Nichts, vielmehr aus dem Zusammenwachsen kleinerer Sternsysteme, die sich zu immer größer werdenden Strukturen verdichten – bis hin zu kompakten Galaxienhaufen, wie etwa der "Lokalen Gruppe", zu der etwa unsere Milchstraße zählt. Wie dies in natura aussehen kann, beobachteten jüngst US-Astronomen mit dem Keck-Teleskop in Hawaii. Bei den observierten Objekten handelt es sich gleichwohl nicht um gewöhnliche Welteninseln, sondern um den ältesten bis dato lokalisierten Galaxienhaufen, der bereits 2,3 Milliarden Jahre nach dem Urknall entstanden ist.

Majestätisch und pittoresk – das auf dem "schlafenden" Vulkan Mauna Kea gelegene W.M. Keck-Observatorium thront über den Wolken Hawaiis. Mit diesen Teleskopen blickte das Astronomenteam um Jeff Cooke bis zum Rand der Metagalaxis.. Bild: W.M. Keck Observatory

Wie wundersam, wie fabelhaft, wie fantastisch unser Universum gestrickt, wie ungewöhnlich seine Materie verteilt und geartet ist und ergo seine Geheimnisse faszinierend sind, erfahren Astronomen dank ihres immer sensibler werdenden Instrumentariums und ihrer stetig optimierten Observationstechniken tagtäglich aufs Neue.

Nicht ungleicher als andere

Dunkle Materie, Dunkle Energie, Schwarze Löcher, Braune, Rote oder Gelbe Zwerge, Supernovae, Minipulsare, Neutronensterne, Gammastrahlenblitze, Quasare oder Exoplaneten – was den Himmelsforschern der Moderne auf ihren Streifzügen durchs Universum bisweilen so alles begegnet, dürfte gleichwohl nur ein kleiner Ausschnitt dessen sein, welchen wir mit unseren weltweit platzierten erdgebundenen und orbitalen Teleskopen derzeit erfassen können. Jenseits dieser Metagalaxis, also abseits jenes Bereiches, den wir mit unseren Fernrohren und Antennen nicht mehr zu beobachten vermögen, entfaltet sich ein Universum incognitum, verstecken sich noch völlig unbekannte Regionen und Objekte des Universums, das selbst – sollte die Multiversen-Theorie zutreffen – möglicherweise nur eines unter unendlich vielen ist.

Supernova – das Ende eines Sterns. Bild: NASA

Gewiss, trotz aller Begeisterung über das Universum ist unser Wissen über die Metagalaxis so lückenhaft wie die räumliche Verteilung der Materie im All selbst. Was wissen wir schon vom wahren Wesen dieses homogenen und isotropen Gebildes, in dem astrophysikalisch gesehen kein Ort ausgezeichnet ist, keiner von sich je in Anspruch nehmen darf, etwas Besonderes, "ungleicher" als ein anderer zu sein?

Neuer Distanzrekord

Dass dieses ungeschriebene Gesetz bei der Verteilung der Materie offenbar keine Gültigkeit hat, belegt einmal mehr eine aktuelle Beobachtung eines US-Astronomenteams, das mit dem W. M. Keck-Teleskop auf Hawaii (USA) den bis dato am weitesten entfernten Galaxienhaufen lokalisierte.

Abell 2218 – zwei Milliarden Lichtjahre entfernt im Sternbild Drache – treibt einer der ganz großen Galaxienhaufen Bild: Andrew Fruchter (STScI) et al., WFPC2, HST, NASA

Hinter dieser kompakten, sozusagen am Rande der Metagalaxis gelegenen Materieansammlung verstecken sich fünf junge Welteninseln, die gerade in ihrer Entwicklungsphase stehen und somit einen Einblick in die Evolution von Galaxien und Galaxienhaufen gewähren. 11,4 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, stellt der Proto-Galaxienhaufens namens LBG-2377 den bisherigen Rekordhalter, der es immerhin auf den stolzen Wert von neun Milliarden Lichtjahren brachte, glattweg in den Schatten.

Jeff Cooke – Leiter des Astronomenteams, das LBG-2377 entdeckte. Bild: UCI

Wie sooft gelang die Entdeckung der fünf Materieoasen zufällig. Ursprünglich wollten die Forscher nur weit entfernte Einzelgalaxien unter die Lupe nehmen. Doch das hell schimmernde Gebilde, das während der Observation zuerst wie ein einzelnes Objekt wirkte, entpuppte sich beim näheren Betrachten respektive nach der Analyse der Wellenlängen des Lichtes als Galaxien-Quintetts, von denen drei im Begriffe sind, miteinander zu verschmelzen.

Bild der Antennengalaxie, die aus den zwei miteinander verschmelzenden Galaxien NGC 4038 und NGC 4039 besteht. Bild: UCI/NASA

Dank der Entdeckung von LBG-2377 können die Astronomen in eine Zeit eintauchen, als das Universum erst 2,3 Milliarden Jahre alt war. "Wenn man derart entfernte Objekte beobachtet, sieht man in der Tat das Universum so, wie es einmal vor sehr langer Zeit ausgesehen hat", sagt Jeff Cooke, der zurzeit als Postdoc für Physik und Astronomie an der University of California in Irvine arbeitet und zudem die Untersuchung leitete. "Es ist so, als wären Bilder der Vergangenheit einfach vor einem aufgestellt worden. Diese Galaxien stehen repräsentativ dafür, wie das Universum einst aussah, lange bevor die Erde existierte."

Aufnahme des Proto-Galaxienhaufen LBG-2377. Bild: Keck Observatory/UCI

Wie Galaxien entstehen

Mittels der Beobachtung ferner Galaxien, Galaxiengruppen und Galaxienhaufen wollen die Astronomen Aufschluss über die Entstehung und Evolution solch kosmischer Strukturen gewinnen. Sowohl die aktuelle Studie als auch frühere Observationen bestätigten die Annahme, dass große Galaxien prinzipiell aus der Verschmelzung kleinerer Sternsysteme hervorgehen. Ähnliches gilt womöglich auch für größere Galaxiengruppen, wozu etwa die Lokale Gruppe zählt, die aus 35 Galaxien besteht, in der wiederum auch unsere Milchstraße eingebettet ist. Genau genommen handelt es sich bei LBG-2377 um eine kleine Galaxiengruppe, da waschechte Galaxiengruppen aus weniger als 50 Galaxien bestehen, die sich obendrein auf eine Raumzone von einem Durchmesser von bis zu 10 Millionen Lichtjahren verteilen, wohingegen Galaxienhaufen mit einer Anzahl von bis zu einigen tausend Einzelgalaxien aufwarten können.

Ein Astro-Foto der kompletten "Lokalen Gruppe" gibt es logischerweise nicht, Bilder einzelner Galaxien, die ihr angehören, indes schon. Hier ein LG-Mitglied: die von E.E. Barnard 1884 entdeckte Galaxie NGC 6822 (Barnard's Galaxy). Bildnachweis: Local Group Galaxies Survey Team, NOAO, AURA, NSF

Zu dem Team, das LBG-2377 ausmachte, zählen auch Elizabeth Barton und Kyle Stewart von der UCI in Irvine und Arthur Wolfe von der University of California in San Diego. Erste Ergebnisse ihrer Studie haben die Forscher unlängst im Pre-Print-Server für Astrophysik veröffentlicht. Einer der Co-Autoren dieser Publikation, James S. Bullock vom Center for Cosmology der University of California in Irvine, kommentiert die Entdeckung von LBG-2377 mit nüchternen Worten:

Wir glauben, dass LBG-2377 ein Saatkorn ist, das wahrscheinlich zu einem massereichen Galaxienhaufen heranwächst. Unsere Daten deuten darauf hin, dass wir es hier mit einer monströsen Struktur zu tun haben, die in einem sehr hellen, katastrophalen Ereignis entstanden ist, bei dem sofort viel Gas und Materie kollabiert ist. Wir sehen hier keine einzelne Galaxie. Wir sehen vielmehr eine Gruppe von hellen Galaxien, die während des Strukturbildungsprozesses im Universum zusammengekommen sind.

Zwei Kurzvideos über LBG-2377 mit den Projektforschern Jeff Cooke und Elizabeth Barton (Quicktime Player erforderlich).

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