Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Astronomen lösen das Entfernungsrätsel einer Galaxie – und finden heraus, dass sie Gesellschaft hat

14.06.2012
Ein internationales Team von Astronomen um Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Astronomie hat erstmals den Abstand der Galaxie HDF850.1 bestimmt, einer der in punkto Sternentstehung produktivsten Galaxien überhaupt.
HDF850.1 ist demnach 12,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Wir sehen die Galaxie deswegen so, wie sie vor 12,5 Milliarden Jahren war. Die Galaxie scheint zusammen mit rund einem Dutzend weiterer Galaxien einen Proto-Galaxienhaufen zu bilden, der weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall entstanden ist – einer von nur zwei bislang bekannten Haufen dieser Art. Die Arbeit der Forscher ist jetzt in der Fachzeitschrift Nature erschienen.

Die Galaxie HDF850.1 ist unter Astronomen bekannt für die enorme Mengen neuer Sterne, die sie produziert: pro Jahr Sterne mit einer Gesamtmasse von eintausend Sonnenmassen. In normalen Galaxien wie unserer Milchstraße entsteht gerade mal ein Tausendstel dieser Menge. Doch trotz solcher Prominenz war HD850.1 in einer Hinsicht nur sehr schwer zu fassen: Die Astronomen hatten vierzehn Jahre lang große Schwierigkeiten, den Abstand der Galaxie von der Erde zu bestimmen.

Hintergrund der Schwierigkeiten ist, dass die Galaxie HDF850.1, die sich in einer Himmelsregion namens »Hubble Deep Field« (wörtlich das »tiefe Hubble-Feld«) befindet, für Beobachtungen mit normalem, sichtbaren Licht unsichtbar ist. Nachgewiesen wurde sie stattdessen mit Hilfe von Submillimeter-Strahlung (Wellenlängenbereich zwischen einigen Zehntel Millimetern und einem Millimeter), mit der sich insbesondere kühle Gas- und Staubwolken beobachten lassen.

Konkret war HDF850.1 im Jahre 1998 bei Beobachtungen mit dem James Clerk Maxwell-Teleskop auf Hawaii als bei weitem hellste Quelle von Submillimeterstrahlung im gesamten Hubble Deep Field entdeckt worden. Als die Forscher anschließend Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble auswerteten, erlebten sie eine Überraschung: HDF850.1 ist in diesen Aufnahmen komplett unsichtbar!

Letzterer Umstand ist kein großes Rätsel. Fabian Walter (MPIA) erklärt: »Neue Sterne entsstehen im Inneren dichter Wolken aus Gas und Staub. Solche Wolken sind für normales Licht komplett undurchsichtig, so dass die leuchtenden Sterne der Galaxie den irdischen Teleskopen verborgen bleiben; Submillimeterstrahlung dagegen kann selbst dicke Gas- und Staubwolken weitgehend ungehindert durchqueren und bietet damit ungestörte Einblicke in das Wolkeninnere. Liegen über eine Galaxie wie HDF850.1 lediglich Daten aus einem sehr engen Teilbereich des elektromagnetischen Spektrums vor, dann ist es sehr schwierig, die Entfernung der Galaxie und damit ihren Platz in der Geschichte unseres Universums zu bestimmen.«

Nun hat Walter mit einer internationalen Gruppe von Forschern das Rätsel der Entfernung von HDF850.1 gelöst. Mit Hilfe neuer Instrumente am IRAM-Interferometer auf dem Plateau de Bure, bei dem sechs Radioantennen zu einem gigantischen Millimeter-Teleskop zusammengeschaltet werden, konnten sie charakteristische Eigenschaften (»Spektrallinien«) des Lichts von HDF850.1 identifizieren, anhand derer eine genaue Entfernungsbestimmung möglich ist.
Pierre Cox, der Direktor von IRAM, erklärt: »Nur dank der neuen Instrumente, die jetzt am IRAM-Interferometer installiert sind, konnten wir diese schwachen Linien in HDF850.1 nachweisen und endlich finden, wonach Astronomen in den letzten 14 Jahren vergeblich gesucht haben.«

Das Ergebnis ist überraschend: Die Galaxie befindet sich 12,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt (sog. Rotverschiebung z ~ 5.2). Wir sehen die Galaxie daher so, wie sie vor 12,5 Milliarden Lichtjahren war, zu einer Zeit, als das Universum als Ganzes nur 1,1 Milliarden Jahre alt war! Die spektakulär hohen Sternentstehungsraten von HDF850.1 gehören damit in eine kosmische Epoche, in der das Universum weniger als 10% so alt war wie heute.

Weitere Beobachtungen mit dem Karl Jansky-Very Large Array (VLA) der amerikanischen National Science Foundation, einem gigantischen Radioteleskop-Feld im US-Bundesstaat Neu-Mexiko, zeigten den Forschern, dass ein ungewöhnlich großer Bruchteil der Masse der Galaxie in Form von Molekülen vorliegt – dem Rohmaterial für neue Sterne.

Sobald die Entfernung bekannt war, konnten die Forscher die Galaxie in den richtigen kosmischen Zusammenhang einordnen. Mit Hilfe weiterer Daten aus veröffentlichten ebenso wie aus noch unveröffentlichten Himmelsdurchmusterungen konnten sie zeigen, dass die Galaxie Teil einer sehr frühen Sorte von Galaxienhaufen sein dürfte. Vorher war erst ein einziger solcher Protohaufen aus der Frühzeit des Universums bekannt gewesen.

Die neuen Forschungsergebnisse machen außerdem die Bedeutung von zukünftigen, leistungsfähigeren Interferometern im Submillimeter- und Millimeterbereich deutlich. Dazu gehört NOEMA, eine zukünftige Erweiterung des Interferometers auf dem Plateau de Bure, ebenso wie ALMA, ein neues Verbundteleskop für Submillimeter- und Millimeterstrahlung, das derzeit von einem internationalen Konsortium in der chilenischen Atacama-Wüste errichtet wird. Beide Anlagen werden im Submillimeter- und Millimeterbereich Beobachtungen mit nie zuvor erreichbarer Detailschärfe erlauben. Damit sollte das Verbundteleskop Entfernungsbestimmungen und weitere Untersuchungen für viele noch weiter entfernte Galaxien ermöglichen, die im frühen Universen aktiv Sterne gebildet haben, aber im sichtbaren Licht unsichtbar bleiben.

Kontakt

Dr. Fabian Walter (Erstautor)
Max-Planck-Institut für Astronomie
Tel.: (+49|0) 6221 – 528 225
E-Mail: walter@mpia.de

Dr. Markus Pössel (Öffentlichkeitsarbeit)
Max-Planck-Institut für Astronomie
Tel.: (+49|0) 6221 – 528 261
E-Mail: pr@mpia.de

Dr. Markus Pössel | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpia.de
http://www.mpia.de/Public/menu_q2e.php?Aktuelles/PR/2012/PR120613/PR_120613_de.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Laser-Metronom ermöglicht Rekord-Synchronisation
12.01.2017 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie

Erste "Rote Liste" gefährdeter Lebensräume in Europa

16.01.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz