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Galaxien: Weltraumteleskop Hubble findet extrem weit entfernten Galaxienhaufen

Galaxienhaufen im frühen UniversumLaden...

Während einer systematischen Suche nach jungen Galaxien im frühen Universum stieß eine Forschergruppe um Michele Trenti an der Universität Cambridge auf fünf benachbarte Welteninseln im nahen infraroten Licht. Ihr Licht wurde vor rund 13,1 Milliarden Jahren ausgesandt und zeigt heute eine Rotverschiebung um z = 8. Zu dieser Zeit war das Universum rund 600 Millionen Jahre alt, was etwa vier Prozent seines heutigen Alters entspricht. Zu dieser Zeit begannen die ersten Sterne damit, einen undurchsichtigen Nebel aus kaltem Wasserstoff um die Galaxien herum durch ihre Strahlung aufzuheizen und zu zerstören, was als Zeitalter der "Reionisation" bekannt ist. Erst ab dieser Zeit wurde das Universum für Sternenlicht durchsichtig.

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Galaxienhaufen im frühen Universum | In diesem Feld mit Hunderten von Galaxien fanden Astronomen um Michele Trenti fünf besonders weit entfernte Welteninseln, die hier mit Kreisen markiert sind. Sie sind am rechten Bildrand in Einzelaufnahmen dargestellt. Ihr Licht wurde vor 13,1 Milliarden Jahren ausgesandt, als das Universum erst vier Prozent des heutigen Alters von 13,7 Milliarden Jahren erreicht hatte. Das Übersichtsbild ist ein Komposit aus Aufnahmen im sichtbaren Licht und im nahen Infraroten, die mit dem Weltraumteleskop Hubble gewonnen wurden.
Nach derartigen Galaxien am Rande des Universums hielt das Forscherteam um Trenti im Rahmen des Projekts BoRG (Brightest of Reionising Galaxies) Ausschau und nutzte dafür lang belichtete Aufnahmen im nahen Infraroten. Dafür setzten die Astronomen die Weitfeldkamera-3 (WFC-3) des Weltraumteleskops Hubble ein. Die nun entdeckten fünf Sternsysteme gehören einem Galaxienhaufen an, der wahrscheinlich noch sehr viel mehr Welteninseln birgt. Er befindet sich noch in seiner Entstehungsphase und präsentiert sich uns so, wie er vor rund 13 Milliarden Jahren aussah. Wir können nur seine hellsten Mitglieder erkennen, in denen sich viele massereiche Sterne gebildet haben, die große Mengen an energiereichem ultraviolettem Licht aussenden. Die Rotverschiebung vergrößerte die Wellenlängen so weit, dass die Sterne für uns im nahen Infraroten leuchten.

Die extrem hellen Galaxien im jungen Universum zeigen Regionen im jungen Universum an, in denen sich Galaxienhaufen bilden. Die Ergebnisse von Computersimulationen sowie theoretische Erwägungen lassen erwarten, dass sich die Galaxien im frühen Universum dicht beieinander befinden. Da die Helligkeiten junger Galaxien mit ihren Massen korreliert sind, zeigen die hellsten Flecke die Orte junger Galaxienhaufen an. Diese "Leuchttürme" befinden sich innerhalb von Regionen mit großen Ansammlungen an Dunkler Materie, deren Natur nach wie vor völlig unbekannt ist. Die Dunkle Materie sorgt aber mit ihrer Schwerkraft dafür, dass sich in diesen Regionen auch große Mengen an gewöhnlicher Materie ansammeln, aus der dann Sterne und Galaxien entstehen.

Die fünf nun mit Hubble entdeckten Galaxien sind etwa ein Zehntel bis halb so groß wie unser Milchstraßensystem, aber etwa genauso leuchtkräftig. Sie sind so hell, weil sie durch das Verschmelzen mit anderen, kleineren Welteninseln große Mengen an Gasen aufnehmen, wodurch sich zahlreiche Sterne bilden. Eine derartige massenhafte Sternentstehung bezeichnen die Astronomen als Starburst. Die Computersimulationen des Forscherteams weisen darauf hin, dass sich die beobachteten jungen Welteninseln durch diese Verschmelzungen zu riesigen, massereichen elliptischen Galaxien entwickeln werden. Damit stützen diese Beobachtungen das hierarchische Modell der Galaxien-Entwicklung, dass sich also große Galaxien aus kleineren Einheiten durch Verschmelzen bilden, die Großen wachsen also auf Kosten der Kleinen.

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