In den vergangenen Jahrzehnten drangen Wissenschaftler mit immer moderneren Teleskopen weiter und weiter in die Tiefen des Universums vor. Nun ist es einer Gruppe von Astronomen gelungen, mit Hilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile zwei Galaxien zu einem Zeitpunkt zu beobachten, als das Universum nicht mehr als zwei Milliarden Jahre alt war. Ihr überraschendes Ergebnis: Diese Vorfahren unserer heutigen großen Spiralgalaxien sind wohl von großen Halos aus dichtem Wasserstoffgas umgeben, die hunderttausende Lichtjahre ins All reichen.

Künstlerische Darstellung eines Quasars hinter einer jungen Galaxie
© A. Angelich (NRAO / AUI / NSF)
(Ausschnitt)
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Ein Quasar im jungen Universum leuchtet durch einen Vorläufer einer künftigen Spiralgalaxie hindurch, der von einer riesigen Wolke aus Wasserstoffgas umgeben ist (künstlerische Darstellung).

Ursprünglich wurden solche lichtschwachen Sterneninseln im frühen Universum nur indirekt mit Hilfe von Quasaren aufgespürt. Hierbei handelt es sich um sehr helle, aktive Galaxienkerne, die sich auch in extrem großen Entfernungen noch gut beobachten lassen. Liegt ein solches Objekt von uns aus gesehen hinter einer Galaxie, so absorbiert deren Gas charakteristische Anteile der Quasarstrahlung. Allerdings ist das Licht der Vordergrundgalaxie selbst dann normalerweise überhaupt nicht mehr sichtbar, da sie vom Quasar überstrahlt wird.

"Stellen Sie sich ein winziges Glühwürmchen neben einem starken Suchscheinwerfer vor. Dagegen müssen Astronomen an, wenn es darum geht, diese jungen Versionen unserer Heimatgalaxie zu beobachten", erklärt Marcel Neeleman von der University of California in Santa Cruz. Zusammen mit seinen Kollegen ist ihm dieses Kunststück mit ALMA, dem größten Radioteleskop der Welt, jetzt endlich gelungen. Dabei konzentrierten sie sich auf eine Wellenlänge des Lichts, in der ionisierter Kohlenstoff Strahlung aussendet: So konnten die Forscher die dichten Regionen mit hohen Sternentstehungsraten innerhalb der Galaxien identifizieren. Allerdings machten sie die überraschende Entdeckung, dass diese Gebiete in beiden Fällen jeweils weit entfernt sind von dem Wasserstoffgas, das durch seine Absorption vor dem Quasar beobachtet wurde. Die Wissenschaftler berechneten Abstände von 137 000 und 59 000 Lichtjahren zwischen den beiden Regionen, während die sternbildenden Zentralbereiche nur etwa 20 000 Lichtjahre Durchmesser haben.

Der Gasvorrat der Galaxien scheint sich also weit ins All hinaus zu erstrecken, möglicherweise in erweiterten Scheiben oder gigantischen Halos aus größtenteils neutralem Wasserstoff. Zumindest für eine der beiden Sterneninseln konnte außerdem eine Rotation nachgewiesen werden, was sich eventuell auf ihre umgebende Gaswolke auswirkt. Darüber hinaus bilden beide relativ viele neue Sterne aus. Und auch in Zukunft werden diese Galaxien wohl weiterwachsen: Nach Ansicht der Astronomen könnte das Gas aus den Halos in die Zentralbereiche fließen und dort Material für künftige Sternentstehung bereitstellen. "Diese Galaxien scheinen schwere, staubige und intensiv sternbildende Systeme zu sein, mit weit ausgebreiteten Schichten aus Gas", fasst J. Xavier Prochaska, ebenfalls von der University of California, zusammen. "Diese Beobachtungen geben uns einen guten Einblick, wie Galaxien wie unser Milchstraßensystem vor 13 Milliarden Jahren aussahen."