Himmelsbeobachtung: Weltraumteleskope kartieren Kugelsternhaufen und Uraltgalaxien

Die im Erdorbit kreisenden Teleskope Spitzer und Hubble nutzen ihre unterschiedlichen Qualitäten, um sehr tief und sehr genau in die Tiefen des Weltalls zu spähen. Hubble kartierte dabei über mehrere Jahre hinweg einen relativ nahen Kugelsternhaufen und analysierte die Bewegungen und Massen der dort geballten Sterne; Spitzer erspähte die ältesten, am weitesten entfernten Galaxien, die bisher je gesehen wurden.

Der vom Hubble-Teleskop beobachtete Kugelhaufen im Sternbild Tukan ist einer der sternreichsten am südlichen Himmel. Die Astronomen zeichneten nun mit Hilfe der hoch auflösenden Hubble-Optik über sieben Jahre hinweg die Bewegungen von rund 15 000 Sternen des Haufen auf und analysierten die Masse der Objekte. Wie sich zeigte, werden leichte Sterne laufend schneller und gelangen an den Rand des Kugelhaufens, während sich massereiche Sonnen im Zentrum sammeln.

Kugelsternhaufen 47 Tucanae | Die Aufnahme mit dem VLT in Chile (links) zeigt den Kugelhaufen 47 Tucanae, einen der sternreichsten des Südhimmels mit etwa einer Million Sterne. Mit der überlegenen Auflösung des Hubble-Teleskops (rechts ein Auschnitt aus dem Zentrum des Haufens) konnten die Forscher die Eigenbewegung und Geschwindigkeit von Sternen über einen Zeitraum von sieben Jahren erkennen.

Eine derartige "Massensegregation" der Sterne in Kugelhaufen war bislang nur vermutet, aber nicht bewiesen worden. Eine der Ursachen der Sortierung sind Kollisionen zwischen Sternen, die in der dichten Mitte des Haufens statistisch häufiger sind als weiter außen. Bei den Untersuchungen konnte Hubble nun auch 23 ungewöhnlich heiße und helle Sterne entlarven, die sich als Produkte zusammengestoßener und dabei fusionierter Vorläufer langsamer bewegten als masseärmere Durchschnittssterne im Randbereich.

Das Spitzer-Weltraumteleskop blickte mit seiner hochempfindlichen Infrarotkamera deutlich tiefer ins All und erspähte in etwa 12,7 Milliarden Lichtjahren Entfernung die am weitesten entfernten Galaxien, die bislang je genauer untersucht werden konnten. Aus dieser Entfernung erreicht uns Licht aus einer Zeit 700 Millionen Jahre nach dem Urknall. Beide Objekte waren damals wohl schon zwischen 50 und 300 Millionen Jahre alt. Sie müssen also zu den ersten Galaxien gehören, die um das Ende des so genannten "dunklen Zeitalters" des Universums geboren wurden, das bis etwa eine halbe Milliarde Jahre nach dem Urknall angedauert hatte. In dieser Jungzeit des Alls waren die frühen Sterne und Galaxien noch durch einen omnipräsenten Nebel aus Wasserstoffgas verdunkelt.

Astronomen haben bisher nur sehr wenige Galaxien aus dieser Zeit als Untersuchungsobjekte. Die nächste Generation von Weltraumteleskopen soll hier Abhilfe schaffen und eine größere Zahl solcher Galaxien aus der Jugendzeit des Universums aufspüren. Ihre Zahl muss höher sein als bisher feststellbar, glauben die Forscher: Andernfalls hätte der Strahlungsdruck der spärlich gestreuten Sterne und Galaxien kaum ausgereicht, um den dichten Vorhang an Wasserstoff-Gas aufzureißen, was die derzeit gängige Theorie annimmt.