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Forschende entdecken älteste Galaxie im Universum – sie existierte kurz nach dem Urknall

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Von: Tanja Banner

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Forschende haben die fernste und älteste bisher bekannte Galaxie im Universum entdeckt. (Symbolbild)
Forschende haben die fernste und älteste bisher bekannte Galaxie im Universum entdeckt. (Symbolbild) © imago/ZUMA Wire

Forschende entdecken eine Galaxie, die bereits kurz nach dem Urknall existierte. Das „James Webb“-Weltraumteleskop soll nun genauer hinschauen.

Cambridge – Jeder Blick auf einen Stern oder anderen Himmelskörper ist ein Blick in die Vergangenheit. So ist das Licht der Sonne bereits acht Minuten „alt“, wenn es auf der Erde ankommt, das Licht der Sterne, die am Himmel zu sehen sind, kann – je nach Stern – viele hunderte oder tausende Jahre alt sein. Mit großen Teleskopen können Forschende noch weiter in die Vergangenheit schauen. Das älteste Objekt, das der Forschung bisher bekannt war, war eine Galaxie in 13,4 Milliarden Lichtjahren Entfernung. Entdeckt wurde sie 2016, ihr Licht brauchte 13,4 Milliarden Jahre, bis es ins Auge der Betrachtenden gelangte.

Nun haben Forschende diesen Rekord eingestellt. Ein internationales Team um den Astronomen Fabio Pacucci vom Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics hat im Astrophysical Journal die Entdeckung des bisher fernsten Himmelskörpers gemeldet. Die Galaxie mit dem Namen HD1 ist 13,5 Milliarden Lichtjahre entfernt und existierte den Forschenden zufolge bereits 330 Millionen Jahre nach dem Urknall. Sie ist damit deutlich älter als jedes andere bisher bekannte Objekt im Universum.

Universum: Forschende entdecken am weitesten entfernte Galaxie

Im ultravioletten Licht ist die Galaxie HD1 sehr hell, was die Forschenden damit erklären, dass „einige energiereiche Prozesse dort stattfinden oder besser gesagt vor einigen Milliarden Jahren stattgefunden haben“, erläutert Pacucci. Welche Prozesse das sind, ist noch nicht ganz klar. „Die Beantwortung von Fragen über die Natur einer so weit entfernten Quelle kann eine Herausforderung sein“, erklärt der Astronom Pacucci. „Das ist, als würde man die Nationalität eines Schiffes anhand der Flagge erraten, die es führt, während man sich weit weg an Land befindet und das Schiff inmitten eines Sturms und dichten Nebels liegt.“

Die fernste und älteste bisher bekannte Galaxie HD1 wurde von Forschenden entdeckt. Im Bild ist sie das rote Objekt, das herangezoomt wird.
Die fernste und älteste bisher bekannte Galaxie HD1 wurde von Forschenden entdeckt. Im Bild ist sie das rote Objekt, das herangezoomt wird. © Harikane et al.

In einer begleitenden Studie, die im Fachjournal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters veröffentlicht wurde, schlagen die Forschenden zwei Möglichkeiten vor, weshalb die Galaxie stark leuchtet. HD1 könnte Sterne in einem sehr hohen Tempo produzieren (eine sogenannte Starburst-Galaxie) und möglicherweise sogar die Heimat der ersten Sterne im Universum sein. Diese sogenannten Population-III-Sterne wurden bisher noch nie beobachtet. Die Galaxie HD1 könnte jedoch auch ein supermassereiches schwarzes Loch mit etwa 100 Millionen Sonnenmassen beinhalten, so die Forschenden.

Älteste Galaxie HD1: Ist sie die Heimat der allerersten Sterne im Universum?

Als die Forschenden berechneten, wie viele Sterne die Galaxie produziert, war das Ergebnis „eine unglaubliche Menge“, so Pacucci. „HD1 würde mehr als 100 Sterne im Jahr bilden, das ist mindestens zehnmal mehr als wir für Starburst-Galaxien erwarten.“ Deshalb kam im Team die Vermutung auf, dass sich in der Galaxie keine normalen Sterne bilden.

Würde die Galaxie Population-III-Sterne bilden, könnten sich die Forschenden leichter erklären, was sie sahen. „Die allererste Sternenpopulation, die im Universum entstanden ist, war massereicher, heller und heißer als unsere modernen Sterne“, erklärt Pacucci. Population-III-Sterne sind in der Lage, mehr UV-Licht als normale Sterne zu produzieren, was auch die Helligkeit der Galaxie im ultravioletten Bereich erklären könnte.

Aber auch ein supermassereiches schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie könnte die Lichtstärke von HD1 erklären, schreiben die Forschenden. Wenn ein schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie große Mengen von Gas verschlingt, werden hochenergetische Photonen in der Gegend um das schwarze Loch ausgestoßen und lassen das Zentrum der Galaxie hell strahlen. Handelt es sich um ein solches schwarzes Loch, wäre es das älteste supermassereiche schwarze Loch, das jemals entdeckt wurde. „HD1 würde ein riesiges Baby im Kreißsaal des frühen Universums darstellen“, sagt der Astronom Avi Loeb.

Fernste Galaxie HD1: Gibt es in ihrem Zentrum ein schwarzes Loch?

Entdeckt wurde HD1 nach mehr als 1200 Stunden Beobachtungszeit mit verschiedenen Teleskopen. Beteiligt waren das Subaru-Teleskop und das UK Infrared Telescope auf Hawaii, das VISTA-Teleskop in Chile sowie das Nasa-Weltraumteleskop Spitzer. „Es war sehr harte Arbeit, HD1 unter mehr als 700.000 Objekten zu entdecken“, betont der Astronom Yuichi Harikane, der die Galaxie entdeckt hat. „Die rote Farbe von HD1 passte erstaunlich gut zu den erwarteten Merkmalen einer 13,5 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie, was mir eine kleine Gänsehaut bescherte, als ich sie fand“, erinnert sich Harikane.

Zur Bestätigung des Funds kam schließlich das ALMA-Teleskop in Chile zum Einsatz. Und tatsächlich: HD1 ist 100 Millionen Lichtjahre weiter entfernt als die Galaxie GN-z11, die bisher als Rekordhalter galt. In Zukunft will das Team die Galaxie weiter beobachten. Das „James Webb“-Weltraumteleskop, das Ende 2021 ins Weltall gestartet ist, soll die Entfernung der Galaxie HD1 bestätigen und es dem Forschungsteam ermöglichen, die Galaxie weiterzuerforschen. Bis dahin gehen die Forschenden davon aus, dass die ungewöhnliche UV-Strahlung der Galaxie HD1 sowohl auf ein aktives schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie zurückgeht als auch auf eine starke Sternenbildung.

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