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 Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit
26.06.2017 | Universität Bremen

nachricht NAWI Graz-Forschende vermessen Lichtfelder erstmals in 3D
26.06.2017 | Technische Universität Graz

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: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen

27.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie