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Junges Universum: Sternentstehung und Sternentod in junger Galaxie

Große Massen an Gas und Staub in einer weit entfernten Galaxie im jungen Universum deuten auf eine wilde Entwicklungsgeschichte hin. Sterngeburt und Sternentod laufen hier unmittelbar nebeneinander  ab.
ALMA

In einer weit entfernten Galaxie, nur etwa 600 Millionen Jahre nach dem Urknall, entdeckten Fachleute Hinweise sowohl auf die Bildung neuer Sterne als auch auf deren Untergang in Supernova-Explosionen. Es ist damit die entwicklungsgeschichtlich jüngste Galaxie, in der bisher derartige Prozesse beobachtet wurden: Die Rotverschiebung der Welteninsel mit der Katalogbezeichnung MACS0416_Y1 beträgt z = 8,31. Damit hatte das Universum damals nur zirka vier Prozent seines heutigen Alters von 13,87 Milliarden Jahren erreicht.

Galaxie MACS0416_Y1 im Blick von ALMA | Mit dem Millimeterwellen-Teleskopverbund ALMA gelangen diese Ansichten der Welteninsel MACS0416_Y1 im jungen Universum. Im linken Teilbild sind die Emissionen von Sauerstoff (grün), Staub (rot) und Sternen (blau) wiedergegeben, im rechten Teilbild ist die Staubverteilung sichtbar. Dort zeigt sich in der Mitte ein längliches Loch, möglicherweise eine durch Sternexplosionen erzeugte Superblase.

Mit dem Teleskopverbund ALMA der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile untersuchte das Team um Yoichi Tamura von der japanischen Universität Nagoya insgesamt 28 Stunden lang die junge Galaxie im Sternbild Eridanus, dem Himmelsfluss. Schon bei früheren Studien hatten Fachleute dort bei Beobachtungen im Radiowellenbereich Sauerstoff und Staub nachgewiesen.

Nun kartierte die Gruppe mit ALMA die genauen Verteilungen von Sauerstoff und Staub. Das sollte darüber Auskunft geben, welche Prozesse derzeit in MACS0416_Y1 ablaufen beziehungsweise vor 13,2 Milliarden Jahren abliefen. Dafür beobachtete das Team mit ALMA 28 Stunden lang die Welteninsel. Dabei zeigte sich, dass Staub und Sauerstoff um MACS0416_Y1 intensiv miteinander verwoben sind. Vermutlich sind dafür neue Sterne verantwortlich, die mit ihrer intensiven Strahlung das umgebende Gas ionisieren und den Staub aufheizen.

In der von Staub beherrschten Region fand man ein sich über etwa 1000 Lichtjahre erstreckendes Gebiet, in dem sich kaum Gas und Staub befinden. Möglicherweise geht das auf Supernova-Explosionen sehr massereicher und damit äußerst kurzlebiger Sterne zurück, die dadurch ihre Umgebung von Gas und Staub frei blasen. Sind daran viele massereiche Sterne annähernd gleichzeitig beteiligt, können sich so genannte Superblasen bilden, die schon oft in deutlich näher bei uns befindlichen Galaxien beobachtet wurden. Laut Messungen der Gasbewegungen in MACS0416_Y1 befinden sich dort vermutlich zahlreiche massereiche Sternhaufen mit vielen tausend Sternen. Weitere Einsichten in das Geschehen in dieser Welteninsel könnten das James Webb Space Telescope JWST und das in Chile im Bau befindliche Extremely Large Telescope ELT liefern.

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