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Galaxien: Ein Riesenrad im frühen Universum

Eine Spiralgalaxie im jungen Universum erregt wegen ihrer Größe und ihres Alters Aufmerksamkeit. Sie ist annähernd so groß wie unser Milchstraßensystem und zeigt sich so, wie sie zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall aussah.
Ein Bild des Weltraums mit mehreren Galaxien. Im Zentrum befindet sich eine leuchtend rote Spiralgalaxie, umgeben von kleineren, blasseren Galaxien. Oben rechts ist eine große, bläulich leuchtende Galaxie zu sehen. Der Hintergrund ist schwarz mit verstreuten Lichtpunkten, die entfernte Sterne oder Galaxien darstellen.

Ein Zufall spielte dem Forschungsteam um Weichen Wang von der mailändischen Università degli Studi di Milano-Bicocca in die Hände: Eigentlich war das James-Webb-Teleskop (JWST) auf einen weit entfernten Quasar gerichtet und lieferte über dieses sehr aktive, extrem massereiche Schwarze Loch die gewünschten Daten. Aber beim Betrachten der Aufnahme, die auch das Umfeld um den Quasar zeigt, bemerkte die Gruppe in der linken Ecke des Bildes eine ungewöhnlich große Spiralgalaxie mit auffälligen Spiralarmen. Eine Bestimmung ihrer Rotverschiebung auf z = 3,25 ergab, dass sie sich in ähnlicher Entfernung und Zeit wie der beobachtete Quasar befindet. Sie zeigt sich so, wie sie vor 11,8 Milliarden Jahren aussah, als unser Universum etwa 14 Prozent seines heutigen Alters von 13,8 Milliarden Jahren erreicht hatte.

Aus den Beobachtungsdaten vom JWST leitete das Team ab, dass die auch in der wissenschaftlichen Publikation als »Riesenrad« bezeichnete Welteninsel einen Durchmesser von 100 000 Lichtjahren aufweist, was mit dem Durchmesser unseres Milchstraßensystems vergleichbar ist. Zudem gelang es, das Rotationsverhalten des Riesenrads zu ermitteln, das erstaunlich schnell rotiert. Die Masse liegt bei 370 Milliarden Sonnenmassen, allerdings ist diese Bestimmung mit einem großen Messfehler versehen. Damit hat die Riesenrad-Galaxie etwa den dreifachen Durchmesser der anderen bislang bei dieser Rotverschiebung beobachteten Welteninseln.

Daraus ergibt sich die Frage, warum das Riesenrad so kurz nach dem Urknall schon so groß werden konnte. Es befindet sich in einer Region mit zahlreichen kleineren Galaxien und dürfte durch das Verschmelzen vieler kleinerer Welteninseln entstanden sein. In den Spiralarmen lassen sich auch helle Flecken sichten; dies sind Sternentstehungsregionen, in denen vor 11,8 Milliarden Jahren jede Menge neue Sterne auf einmal entstanden.

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