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Galaxienforschung: Schnelle Sternentstehung im frühen Kosmos

Sternentstehungsgebiete, Submillimeterbereich
Eine Gravitationslinse ermöglichte es Astronomen, eine weit entfernte Galaxie mit bislang unerreichter Ortsauflösung im Submillimeterbereich zu beobachten. Ihre große Helligkeit in diesem Spektralbereich geht auf Staub zurück, der von einer außerordentlich großen Zahl junger Sterne erhitzt wird.

Rapide Sternentstehung | Im Submillimeterbereich zeigt erhitzter Staub die Gebiete an, in denen sich gerade neue Sonnen formieren (gelbe Konturlinien). Dieser Prozess wird vielleicht durch das Verschmelzen zweier Galaxien zu einer neuen, großen Welteninsel begünstigt (Hintergrundillustration).
Den Forschern um Mark Swinbank von der englischen Durham University und Carlos De Breuck von der Europäischen Südsternwarte ESO kam Kommissar Zufall zu Hilfe. Denn die fragliche Galaxie, SMM J2135-0102, steht von uns aus gesehen genau hinter einem massereichen Galaxienhaufen. Dieser wirkt mit seiner Schwerkraft wie eine gigantische Linse, die zum einen das Licht der Galaxie bündelt und damit verstärkt, zum anderen ihr Abbild um das 32-Fache vergrößert. So konnten die Wissenschaftler die genaue Position der Sternentstehungsgebiete innerhalb der Galaxie lokalisieren und Details in einigen der Staubwolken ausmachen, in denen Sterne entstehen.

Sternentstehungsgebiete im Submillimeterbereich | Wo die optische Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble nur die Anwesenheit eines Galaxienhaufens erahnen lässt (links), zeigt die Large APEX Bolometer Camera (LABOCA) am APEX-Teleskop eine helle Submillimeteremission (rechts oben). Das Smithsonian Submillimeter Array löst vier Sternentstehungsgebiete auf, deren Bilder durch die Gravitationslinse des Haufens verdoppelt werden (rechts unten).
Das Licht von SMM J2135-0102 war etwa 10 Milliarden Jahre zu uns unterwegs. Wir sehen die Galaxie demnach so, wie sie rund 3,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall beschaffen war. Den Analysen zufolge hatten ihre Sternentstehungsgebiete zu jener Zeit die gleiche Größe wie jene der heutigen Milchstraße. Ihre Helligkeit und die Rate, in der Materie sich zu Sternen zusammenfindet, sind jedoch um ein Hundertfaches höher. Die zu Grunde liegenden Prozesse seien jedoch die gleichen wie heute und in dieser Heftigkeit auch in den Zentralbereichen nahe gelegener Sternentstehungsgebiete zu beobachten.

SMM J2135-0102 erwies sich als hellste weit entfernte Galaxie im Submillimeterbereich. Dieses spektrale Fenster liegt zwischen Radio und dem fernen Infrarot. Ohne die Gravitationslinsenwirkung des Galaxienhaufens MACS J2135-010217 in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung wäre sie den Astronomen jedoch entgangen. (dre)

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