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Neuer Trick macht es möglich Forscher entdecken uralte Galaxien

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Der Galaxienhaufen Abell 2744 - er dient den Astronomen bei ihren Beobachtungen als "Vergrößerungsglas".

(Foto: Nasa)

Wissenschaftler gelingt erstmals der Blick auf eine bisher verborgene Welt: Sie entdecken extrem lichtschwache Galaxien aus der Frühzeit des Universums. Ihr Nachweis könnte eine wichtige Frage klären.

Zum ersten Mal ist Wissenschaftlern ein Blick auf Galaxien gelungen, die ihnen bisher verborgen waren. Denn sie sind unvorstellbar weit entfernt und leuchten nur sehr schwach. Sie liegen am Rand des beobachtbaren Universums und sind uralt: entstanden rund 650 Millionen Jahre nach dem Urknall, also vor mehr als 13 Milliarden Jahren.

Reionisierungsepoche

Die Frühzeit des Universums lässt sich in unterschiedliche Phasen unterteilen. Eine von diesen ist die sogenannte Reionisierungsepoche, die bis etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall (vor fast 13,8 Milliarden Jahren) andauerte.

Sie folgt auf das "Dunkle Zeitalter", das is etwa 150 Millionen Jahre nach dem Urknall dauerte. In diesem war das All von gewaltigen Gasmassen erfüllt, es gab aber keine leuchtenden Sterne. Diese bildeten sich erst, nachdem sich an bestimmten Stellen im Universum Gaswolken verdichteten, zusammenballten und als Sterne zu leuchten begannen. Aus diesen Sternen formten sich die ersten Galaxien.

Ihre Strahlung veränderte die Eigenschaft der übrigen Gaswolken - sie wurden ionisiert. Die Elektronen der Wasserstoff-Atome trennten sich vom Atomkern. Dieser Zustand hält bis heute an. 

Gleich 167 dieser Objekte sind nun bestätigt worden. Entdeckt wurden sie von den Forschern Rachel Livermore und Steven Finkelstein von der University of Texas gemeinsam mit Jennifer Lotz vom Space Telescope Science Institute in Baltimore. "Diese Galaxien sind eigentlich sehr häufig", sagte Livermore. Es sei daher sehr zufriedenstellend, sie nun nachweisen zu können.

Das war bisher nicht möglich, denn selbst für das leistungsfähige Hubble-Weltraumteleskop waren die uralten Galaxien einfach zu düster. Zwar können Forscher mit einem Trick lichtschwache Galaxien aufspüren. Aber die jetzt entdeckten sind noch zehnfach lichtschwächer als alles bisher Bekannte. Um diese Galaxien sichtbar zu machen, musste erst ein weiterer Kniff erdacht werden.

Neue Methode macht Verborgenes sichtbar

Ein bisher geläufiger Trick ist der Rückgriff auf sogenannte Gravitationslinsen. Dafür richten Forscher ein Teleskop auf massereiche Galaxienhaufen. Diese sind so unglaublich schwer – bis zu mehrere Billionen Mal schwerer als die Sonne – dass ihre Schwerkraft Lichtstrahlen förmlich verbiegt. Sie wirken daher wie Vergrößerungslinsen für die dahinter liegenden, noch viel ferneren Galaxien.

Die US-Forscher nutzten in diesem Fall die hellen Galaxienhaufen Abell 2744 und MACS 0416 als Gravitationslinsen. Beide sind einige Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und damit im Vergleich zu den uralten Galaxien vergleichsweise nah. Das Problem dabei: "Wir wollten sehr lichtschwache Galaxien finden, indem wir auf sehr helle Objekte blicken," erklärte Lotz. In etwa so schwierig, wie Sterne am hell erleuchteten Mittagshimmel zu entdecken.

Doch die Forscher fanden einen weiteren, neuen Trick:  Lotz entwickelte eine Methode, um das Licht der Galaxienhaufen einfach aus dem aufgenommenen Bild zu entfernen. Dafür wurde die unterschiedliche Lichtqualität der verschiedenen Quellen genutzt. "Dies hat es uns ermöglicht, mehr und lichtschwächere Galaxien zu entdecken als jemals zuvor", so Lotz.

Das All begann zu leuchten

Die Entdeckung der dunklen Galaxien ist aus Sicht der Wissenschaftler ein wichtiger Schritt. Sie gibt Auskunft über eine wenig erforschte, frühe Phase des Universums. In ihr entstanden Objekte, die so viel Energie ausstrahlten, dass die Wasserstoffwolken zwischen ihnen ionisiert wurden. Diese Phase wird Reionisierungsepoche genannt.

Die Frage war bisher: Woher stammte die ganze Energie, die diese Phase prägte? Von den allerersten Sternen und Galaxien im Universum, so lautet eine Theorie. Die Beobachtungen der US-Forscher scheinen dies zu bestätigen. Vor allem die große Zahl der entdeckten Objekte spricht dafür. Denn damit die Reionisierung durch Galaxien funktioniert, erklärte Finkelstein, "muss es sehr, sehr viele von ihnen geben".

Quelle: n-tv.de

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