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Rätsel früh nach dem Urknall auftretender Riesengalaxien: Neue Daten stützen schnellen Aufbau

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Radioastronomie und an der Universität Bonn haben mit Radiodaten Hinweise gefunden, wie riesige Galaxien sehr früh im Universum wachsen konnten. Im Fokus steht ein extrem dichter Galaxienverband, den wir so sehen, wie er nur 1,4 Milliarden Jahre nach dem Urknall aussah. Wie die Max-Planck-Gesellschaft auf ihrer Website berichtet, legt die Analyse nahe, dass schon in astronomisch kurzer Zeit große elliptische Galaxien entstehen können.

Riesengalaxien dürften schneller entstanden sein, als bisher angenommen; Foto: KI-generiert
Riesengalaxien dürften schneller entstanden sein, als bisher angenommen; Foto: KI-generiert

Seit Jahren wundert Fachleute, dass schon sehr früh große Galaxien existierten. Eigentlich sollten solche Systeme erst nach vielen Milliarden Jahren durch schrittweises Zusammenwachsen entstehen.

Untersucht wurde ein sogenannter Protokluster, also ein junger Galaxienhaufen im Aufbau, mit der Bezeichnung SPT2349 56. Das Objekt liegt so weit entfernt, dass seine Rotverschiebung 4,3 beträgt, das ist ein Maß dafür, wie stark sein Licht durch die Ausdehnung des Universums gedehnt wurde.

Protokluster als kosmische Baustelle

Für die Beobachtungen nutzte das Team rund um Nikolaus Sulzenauer den Radioteleskop Verbund Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile. Damit lässt sich kaltes Gas nachweisen, also der Rohstoff, aus dem neue Sterne entstehen. Im Zentrum des Protoklusters SPT2349 56 fanden die Forschenden vier Galaxien, die eng miteinander wechselwirken. Die Region gilt als eine der aktivsten Sternfabriken im frühen Universum.

Ein neuer Stern alle 40 Minuten

Das Forscherteam stellte fest, dass im Zentrum des Protoclusters alle 40 Minuten ein neuer Stern entsteht. Zum Vergleich: In der Milchstraße braucht die Entstehung von drei bis vier neuen Sternen ein Jahr.

In den Außenbereichen von SPT2349 56 wurde eine Kette zusätzlicher zusammenstoßender Galaxien erkannt. Insgesamt könnte ein großer Teil der gasreichen Galaxien im Kern in kurzer Zeit verschmelzen. Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie hat dazu auch ein Video veröffentlicht, in dem die Entstehung von Riesengalaxien simuliert wurde (siehe Video unten).

Warum die Analyse die Modelle herausfordert

In gängigen Modellen wachsen große Galaxien meist langsam, indem sie über lange Zeit kleinere Systeme aufnehmen. Der beobachtete Protokluster liefert nun ein Szenario, bei dem eine riesige elliptische Galaxie, also eine eher rundliche Galaxie mit vielen älteren Sternen und wenig neuem Gas, deutlich schneller entstehen kann.

Offen bleibt, wie genau Stoßwellen, Aufheizung des Gases und das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher dabei zusammenspielen. Weitere Beobachtungen sollen klären, wie häufig solche extrem schnellen Aufbauphasen im jungen Universum waren.


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