Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine scheinbar alte Galaxie in einem jungen Universum

02.03.2015

ALMA und das VLT untersuchen eine erstaunlich staubige und entwickelte Galaxie

Astronomen ist es gelungen, in einer der am weitesten entfernten Galaxien, die je untersucht wurden, Staub nachzuweisen. Gleichzeitig handelt es sich um den ersten Nachweis von Staub in einem solch weit entfernten Sternentstehungssystem überhaupt und vor allem aber um den lang erhofften Beweis für die schnelle Entwicklung von Galaxien nach dem Urknall.


Location of the distant dusty galaxy A1689-zD1 behind the galaxy cluster Abell 1689 (annotated)

Um das schwache Glimmen des kalten Staubes in der Galaxie A1689-zD1 einfangen zu können, bedienten sich die Wissenschaftler der Hilfe von ALMA, und nutzten anschließend das Very Large Telescope der ESO, um die Distanz zu messen.

Ein Team von Astronomen, angeführt von Darach Watson von der Universität Kopenhagen, konnte mit dem X-Shooter-Spektrografen am Very Large Telescope und dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) eine der jüngsten und am weitesten entfernte Galaxien beobachten, die bisher gefunden wurden.

Überraschenderweise fanden sie eine im Entwicklungsstand fortgeschrittenere Galaxie als erwartet vor, deren Staubanteil ähnlich dem einer voll entwickelten Galaxie wie der Milchstraße ist. Für die Entstehung von Leben ist Staub unerlässlich, da er dabei hilft, Planeten, komplexe Moleküle oder normale Sterne zu bilden.

Das Ziel ihrer Untersuchungen trägt den Namen A1689-zD1 [1]. Beobachtbar ist diese Galaxie nur, weil ihre Helligkeit durch den Gravitationslinseneffekt um das Neunfache verstärkt wird. Das geschieht durch den Galaxienhaufen Abell 1689, der zwischen der jungen Galaxie und der Erde liegt. Aufgrund seiner hohen Masse wirkt seine Masse wie eine optische Linse, die das Licht dahinterliegender Objekte verstärkt. Ohne diesen Effekt wäre das Licht der jungen Galaxie auf der Erde zu schwach, um noch nachgewiesen zu werden.

Aufgrund der langen Lichtlaufzeit ist A1689-zD1 von der Erde aus heute in dem Zustand sichtbar, den sie hatte als das Universum gerade einmal 700 Millionen Jahre alt war – das sind fünf Prozent von ihrem heutigen Alter [2]. Es handelt sich um eine relativ mäßig ausgebildete Galaxie — deutlich weniger Masse und weniger leuchtkräftig als viele andere vergleichbare Objekte, die aus dieser Phase des frühen Universums untersucht wurden und deshalb ein typischeres Beispiel für Galaxien zu dieser Zeit sind.

Wenn wir A1689-zD1 heute beobachten, sehen wir die Galaxie zu der Zeit der Reionisationsepoche, als die ersten Sterne das vorher vollkommen dunkle Universum zum ersten Mal in eine Phase der kosmischen Dämmerung versetzten. Man ging eigentlich davon aus, dass sie wie ein gerade erst neugebildetes System aussehen würde, tatsächlich überraschte die Galaxie ihre Beobachter aber mit einer ausgeprägten chemischen Komplexität und einem übermäßig hohen Anteil an Staub.

„Nachdem wir die Entfernung der Galaxie mit dem VLT bestätigen konnten, begriffen wir, dass wir sie vorher schon mit ALMA beobachtet hatten“, erklärt Darach Watson. „Wir haben nicht erwartet, dass wir viel finden würden, aber glauben Sie mir, als uns klar wurde, dass nicht nur ALMA sie beobachtet hatte, sondern dass wir auch einen deutlichen Nachweis hatten, waren wir alle sehr aufgeregt. Eines der Hauptziele des ALMA-Observatoriums war es, Galaxien aus dem frühen Universum anhand ihres kalten Gases und ihrer Staubemission zu finden — und hier hatten wir sie!“

Diese Galaxie entspricht einem kosmischem Kleinkind — und stellte sich aber als frühreif heraus. In diesem Alter würde man annehmen, dass sie so gut wie keine schweren chemischen Elemente zeigen würde — in der Astronomie wird alles schwerer als Wasserstoff und Helium damit bezeichnet. Die schweren Elemente werden im Sterninneren produziert und weit verstreut, sobald der Stern explodiert oder auf andere Weise stirbt. Dieser Prozess muss sich mehrfach innerhalb mehrerer stellarer Generationen wiederholen, um eine signifikante Menge an Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff zu produzieren.

Überraschenderweise scheint die Galaxie A1689-zD1 viel langwellige Infrarotstrahlung auszusenden [3], was ein Indiz dafür ist, dass bereits viele Sterne und eine bedeutende Menge von schweren Elementen gebildet wurden. Es stellte sich heraus, dass sie nicht nur Staub enthält, sondern auch ein Staub-Gas-Verhältnis aufweist, das jenen von bereits deutlich weiterentwickelteren Galaxien entspricht.

„Obwohl die genaue Quelle des galaktischen Staubs unklar bleibt, deuten unsere Funde darauf hin, dass seine Produktion sehr schnell, innerhalb von gerade einmal 500 Millionen Jahren mit Beginn der Sternentstehung im Universum abläuft — ein sehr kurzes kosmologisches Zeitfenster, angesichts der Tatsache, dass die meisten Sterne mehrere Milliarden Jahre leben“, ergänzt Darach Watson.

Die Ergebnisse der Untersuchungen legen nahe, dass A1689-zD1 entweder ab einem Zeitpunkt von 560 Millionen Jahren nach dem Urknall beständig mit einer mittleren Rate Sterne produziert hat oder sehr schnell eine Phase der Sternentstehung, durchlaufen hat, einen sogenannten Starburst, bevor sie in eine Phase der rückläufigen Sternentstehung geraten ist.

Vor dieser Studie gab es unter Astronomen Bedenken, ob solch weit entfernte Galaxien mit diesen Methoden nachweisbar wären, aber A1689-zD1 wurde tatsächlich mittels kurzer Beobachtungen mit ALMA gefunden.

Kirsten Knudsen von der Chalmers University of Technology in Schweden, Koautorin der Veröffentlichung, fügt hinzu: „Diese verblüffend staubige Galaxie scheint es besonders eilig gehabt zu haben, ihre erste Generation an Sternen zu produzieren. In der Zukunft wird ALMA in der Lage sein, uns dabei zu helfen, noch mehr solcher Galaxien zu finden und zu verstehen, warum sie so scharf darauf sind, erwachsen zu werden.“

Endnoten


[1] Diese Galaxie wurde in früheren Hubble-Aufnahmen entdeckt und galt als vermutlich sehr weit entfernt, man konnte damals ihre Entfernung allerdings nicht genauer bestimmen.

[2] Das entspricht einer Rotverscheibung von 7,5.

[3] Die Strahlung wird durch die Expansion des Universums bis in den Millimeterwellenlängenbereich gedehnt, wenn sie heute die Erde erreicht und mit ALMA nachgewiesen werden kann.

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten Ergebnisse von D. Watson et al. erscheinen am 02. März 2015 unter dem Titel „A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization” in der Zeitschrift Nature.

Die beteiligten Wisschenschaftler sind D. Watson (Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Dänemark), L. Christensen (Universität Kopenhagen), K. K. Knudsen (Chalmers University of Technology, Schweden), J. Richard (CRAL, Observatoire de Lyon, Saint Genis Laval, Frankreich), A. Gallazzi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italien) und M. J. Michalowski (SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Großbritanien).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch 16 Länder: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist einer der Hauptpartner bei ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das European Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Kontaktinformationen

Carolin Liefke
ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie
Heidelberg, Deutschland
Tel: 06221 528 226
E-Mail: eson-germany@eso.org

Darach Watson
Niels Bohr Institute
University of Copenhagen, Denmark
Tel: +45 2480 3825
E-Mail: darach@dark-cosmology.dk

Kirsten K. Knudsen
Chalmers University of Technology
Onsala, Sweden
Tel: +46 31 772 5526
Mobil: +46 709 750 956
E-Mail: kirsten.knudsen@chalmers.se

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-Mail: rhook@eso.org
Dies ist eine Übersetzung der ESO-Pressemitteilung eso1508.

Carolin Liefke | ESO-Media-Newsletter
Weitere Informationen:
http://www.eso.org/public/germany/news/eso1508/

Weitere Berichte zu: ALMA Astronomie ESO Galaxie Galaxien Licht Network Sternentstehung VLT Very Large Telescope

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin
23.01.2017 | Ferdinand-Braun-Institut Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik

nachricht Einblicke ins Atom
23.01.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie