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Galaxienentwicklung: Ein Proto-Galaxienhaufen im frühen Universum

Ein Blick mit dem Radioobservatorium ALMA auf die Galaxie AzTEC-3 zu Frühzeiten des Universums weist darauf hin, dass sie aus einer Galaxienverschmelzung hervorgegangen ist. Zudem befinden sich weitere Galaxien in ihrer Nachbarschaft. Die Forscher glauben, dass das System den Vorgänger eines Galaxienhaufens darstellt. Es gibt damit Einblick in die frühe Strukturbildung im Weltraum.
Künstlerische Darstellung von AzTEC-3

Schon früh bildeten sich im jungen Universum die ersten Galaxien aus. Mit hohen Raten erzeugten sie neue Sterne und schlossen sich mit benachbarten Sternansammlungen zu immer größeren Systemen zusammen. Bei diesem hierarchischen Wachstum von "Klein zu Groß" entstanden die uns heute bekannten Strukturen wie Galaxienhaufen und die noch größeren Superhaufen. Mit dem Radioobservatorium ALMA untersuchten nun Astronomen um Dominik Riechers von der Cornell University eine solche Galaxie aus den Anfangszeiten des Universums, die einen Einblick in die Prozesse zu jener Zeit gewährt.

Aufnahme von AzTEC-3
Die Galaxie AzTEC-3 und ihre Nachbarschaft | Das Bild setzt sich aus Aufnahmen mit dem japanischen Teleskop Subaru und den Daten des Radioobservatoriums ALMA zusammen. Es zeigt AzTEC-3 und ihre Nachbarschaft. Die eingekreisten Galaxien weisen ähnliche Entfernungen wie AzTEC-3 auf und befinden sich daher auch räumlich in ihrer Nachbarschaft. Zusammen bilden die einzelnen Sterneninseln eine Art "Proto-Galaxienhaufen". Die Pfeile markieren die Regionen, die mit ALMA untersucht wurden.

Die Lichtlaufzeit zu der Galaxie AzTEC-3 beträgt rund 12,6 Milliarden Jahre. Damit sehen die Forscher das Universum am Ort von AzTEC-3 zu einer Zeit, als es gerade mal rund eine Milliarde Jahre alt war. Die Galaxie zählt zu den so genannten "Submillimeter-Galaxien" (SMG), also Galaxien, die am hellsten bei Wellenlängen im Submillimeterbereich leuchten. Sie erzeugt neue Sterne mit einer Rate, die rund Tausend Mal so hoch ist wie die der Milchstraße. Das Licht ihrer Sterne wird von dem vielen interstellaren Staub absorbiert und im Infraroten wieder abgestrahlt. Wegen der kosmischen Expansion wird die Wellenlänge der Strahlung auf ihrem Weg zu uns gedehnt, so dass die Galaxie bei Wellenlängen unterhalb eines Millimeters beobachtet wird.

Neben der immensen Sternentstehungsrate, die auch diejenigen der benachbarten Galaxien um einen Faktor 100 übertrifft, stellten die Forscher anhand der Bewegung des Gases und Staubs in AzTEC-3 fest, dass die Galaxie in ihrer Rotation gestört ist. Alles deutet darauf hin, dass sie sich in einem Stadium kurz nach der Verschmelzung mit einer anderen Galaxie befindet. Die Beobachtungen zeigen darüber hinaus, dass drei Galaxien in der Umgebung von AzTEC-3 ähnliche Rotverschiebungen und damit vergleichbare Entfernungen aufweisen. Das spricht dafür, dass die Galaxien, obwohl sie noch nicht gravitativ aneinander gebunden sind, zu einem einzelnen Komplex gezählt werden können. Als eine Art "Proto-Galaxienhaufen" könnten sie die Anfangsphase der Entstehung eines späteren Galaxienhaufens darstellen.

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