Erstmals gelingt es Astrophysikern, die Existenz von sogenannten dunklen Galaxien nachzuweisen. Mehr als zehn Millionen Jahre spähen die Forscher dafür zurück in die kosmische Geschichte. Für die Astronomie ist der Nachweis der dunklen Galaxien ein Durchbruch.

Erstmals haben Astronomen sogenannte dunkle Galaxien aus dem jungen Universum direkt beobachtet. Diese sternarmen Zwerggalaxien bestehen fast ausschließlich aus nichtleuchtendem Gas und waren theoretisch vorhergesagt worden. Mit ihren wenigen Sternen sind sie über die gigantischen Entfernungen aber nicht direkt zu sehen.

Das Team um Sebastiano Cantalupo von der University of California in Santa Cruz hat nun das Fluoreszieren dunkler Galaxien nachgewiesen, die von einer benachbarten, sehr hellen Galaxie angestrahlt werden, einem sogenannten Quasar. Damit sei die Existenz der dunklen Galaxien erstmals bestätigt, wie die Europäische Südsternwarte ESO an ihrem Hauptsitz in Garching bei München mitteilte. "Das Licht des Quasars lässt die Galaxien aufleuchten wie weiße Kleidungsstücke unter Schwarzlicht in einer Diskothek", erläutert Ko-Autor Simon Lilly von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich in der Mitteilung.

Jahrelang war die Suche vergeblich

Dunkle Galaxien gelten als wichtige Zutat für die Bildung normaler Galaxien in der Jugend des Universums, weil sie die entstehenden Galaxien mit Gas fütterten, dem Baumaterial für Sterne. Seit Jahren haben Astronomen jedoch vergeblich versucht, die dunklen Galaxien nachzuweisen. Das ist deshalb so schwierig, weil die Forscher dazu tief in den Kosmos spähen müssen. Je tiefer sie dabei blicken können, umso länger war das empfangene Licht unterwegs und desto weiter schauen die Forscher zurück in der Zeit.

Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO auf dem chilenischen Berg Cerro Paranal spähte die Gruppe um Cantalupo mehr als zehn Milliarden Jahre zurück in der kosmischen Geschichte und nahm die Nachbarschaft des Quasars mit der Katalognummer HE 0109-3518 ins Visier. Dort entdeckten sie das Leuchten von Wasserstoffgas, das von dem Quasar zum Fluoreszieren angeregt wurde. Die charakteristische Lyman-Alpha-Spektrallinie des Wasserstoffs ist dabei ein eindeutiges Zeichen.

"Unsere Methode funktioniert"

"Nach mehreren Jahren erfolgloser Versuche, das Fluoreszenzlicht dunkler Galaxien nachzuweisen, konnten wir jetzt zeigen, dass unsere Methode funktioniert", unterstreicht Cantalupo. Insgesamt wiesen die Forscher zwölf dunkle Galaxien in der Nachbarschaft des Quasars nach, wie sie in einer der kommenden Ausgaben der "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" berichten. Sie schätzen, dass die dunklen Galaxien genug Gas für etwa eine Milliarde Sonnen enthalten.

Zum Vergleich: Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, enthält die Masse von fast 200 Milliarden Sonnen. Die dunklen Galaxien aus dem frühen Universum haben etwa hundertmal weniger Sterne gebildet als normale gleichalte Galaxien, berichten die Forscher. Das Gas der dunklen Galaxien ist vermutlich als Baumaterial in normale, wachsende Galaxien eingeflossen. "Unsere VLT-Beobachtungen haben eindeutige Hinweise auf die Existenz kompakter und isoliert stehender dunkler Wolken geliefert", betont Cantalupo.