Wie versteckt man etwas so Großes und Helles wie eine Galaxie? Du erstickst es in kosmischem Staub. Das Spitzer-Weltraumteleskop der NASA durchschaute solchen Staub, um eine verborgene Population ungeheuer heller Galaxien in etwa 11 Milliarden Lichtjahren Entfernung aufzudecken.
Diese seltsamen Galaxien gehören zu den leuchtendsten im Universum und scheinen mit dem äquivalenten Licht von 10 Billionen Sonnen. Aber sie sind so weit weg und so staubgetränkt, dass Spitzers hochempfindliche Infrarotaugen sie brauchten, um sie zu finden.
"Wir sehen Galaxien, die im Wesentlichen unsichtbar sind", sagte Dr. Dan Weedman von der Cornell University, Ithaca, New York, Co-Autor der Studie, die die Entdeckung detailliert beschreibt und in der heutigen Ausgabe der Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde. „Frühere Infrarotmissionen deuteten auf das Vorhandensein ähnlich staubiger Galaxien vor über 20 Jahren hin, aber diese Galaxien waren näher. Wir mussten warten, bis Spitzer weit genug in das ferne Universum blickte, um diese zu finden. “
Woher kommt all dieser Staub? Die Antwort ist nicht ganz klar. Staub wird von Sternen aufgewirbelt, aber es ist nicht bekannt, wie sich der Staub um die Galaxien verteilt hat. Ein weiteres Rätsel ist die außergewöhnliche Helligkeit der Galaxien. Astronomen spekulieren, dass eine neue Generation ungewöhnlich staubiger Quasare, die leuchtendsten Objekte im Universum, im Inneren lauern könnte. Quasare sind wie riesige Glühbirnen in den Zentren von Galaxien, die von riesigen Schwarzen Löchern angetrieben werden.
Astronomen möchten auch feststellen, ob sich staubige, helle Galaxien wie diese schließlich zu schwächeren, weniger trüben Galaxien wie unserer eigenen Milchstraße entwickelt haben. "Es ist möglich, dass Sterne wie unsere Sonne in staubigeren, helleren Gegenden aufgewachsen sind, aber wir wissen es wirklich nicht. Durch das Studium dieser Galaxien erhalten wir eine bessere Vorstellung von der Geschichte unserer eigenen Galaxie “, sagte Dr. James Houck von Cornell, Hauptautor der Studie.
Das von Cornell geleitete Team suchte zunächst einen Teil des Nachthimmels mit einem Instrument auf Spitzer, dem Multiband-Imaging-Photometer, nach Anzeichen unsichtbarer Galaxien ab. Das Team verglich dann die Tausenden von Galaxien, die in diesen Infrarotdaten zu sehen waren, mit den tiefsten verfügbaren bodengestützten optischen Bildern derselben Region, die von der Deep Wide Field Survey des National Optical Astronomy Observatory erhalten wurden. Dies führte zur Identifizierung von 31 Galaxien, die nur von Spitzer gesehen werden können. "Wir haben viele Monate gebraucht, um dieses Gebiet vom Boden aus zu vermessen", sagte Dr. Buell Jannuzi, Co-Principal Investigator der Deep Wide-Field Survey. "Die staubigen Galaxien, die Spitzer gefunden hat, sind also wirklich Nadeln in einem kosmischen Heuhaufen."
Weitere Beobachtungen mit dem Infrarotspektrographen von Spitzer ergaben, dass in 17 dieser 31 Galaxien Silikatstaub vorhanden ist. Silikatstaubkörner sind planetarische Bausteine wie Sand, nur kleiner. Dies ist die weiteste Zeit zurück, in der Silikatstaub um eine Galaxie herum entdeckt wurde. "Das Auffinden von Silikatstaub in dieser sehr frühen Epoche ist wichtig, um zu verstehen, wann Planetensysteme wie unser eigenes in der Evolution von Galaxien entstanden sind", sagte Dr. Thomas Soifer, Co-Autor der Studie, Direktor des Spitzer Science Center, Pasadena, Kalifornien. und Professor für Physik am California Institute of Technology, ebenfalls in Pasadena.
Dieser Silikatstaub half den Astronomen auch festzustellen, wie weit die Galaxien von der Erde entfernt sind. "Wir können das Licht einer entfernten Galaxie mithilfe eines Spektrographen auseinanderbrechen, aber nur wenn wir eine erkennbare Signatur eines Minerals wie Silikat sehen, können wir die Entfernung zu dieser Galaxie herausfinden", sagte Soifer.
In diesem Fall wurden die Galaxien auf eine Zeit zurückverfolgt, als das Universum nur drei Milliarden Jahre alt war, weniger als ein Viertel seines gegenwärtigen Alters von 13,5 Milliarden Jahren. Galaxien, die diesen in der Staubigkeit ähnlich sind, aber viel näher an der Erde liegen, wurden erstmals 1983 durch Beobachtungen des gemeinsamen astronomischen Infrarot-Satelliten NASA-European angedeutet. Später zeichnete das Infrarot-Weltraumobservatorium der Europäischen Weltraumorganisation vergleichbare Objekte in der Nähe schwach auf. Es bedurfte Spitzers verbesserter Empfindlichkeit, die 100-mal höher war als bei früheren Missionen, um endlich die staubigen Galaxien in großer Entfernung zu finden.
Bei der Deep Wide Field Survey des National Optical Astronomy Observatory wurde das 4-Meter-Teleskop der National Science Foundation am Kitt Peak National Observatory südwestlich von Tucson, Arizona, verwendet.
Das Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, verwaltet die Spitzer-Weltraumteleskop-Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington, DC. Die wissenschaftlichen Operationen werden im Spitzer Science Center durchgeführt. JPL ist ein Geschäftsbereich von Caltech. Der Infrarotspektrograph wurde von Ball Aerospace Corporation, Boulder, Colorado und Cornell gebaut; Die Entwicklung wurde von Houck geleitet. Das Multiband-Imaging-Photometer wurde von der Ball Aerospace Corporation, der Universität von Arizona, Tucson, Arizona, und Boeing North American, Canoga Park, Kalifornien, gebaut. Die Entwicklung wurde von Dr. George Rieke von der University of Arizona geleitet.
Der astronomische Infrarotsatellit war eine gemeinsame Anstrengung der NASA, des Science and Engineering Research Council, Großbritannien, und der niederländischen Agentur für Luft- und Raumfahrtprogramme, Niederlande.
Künstlerkonzepte, Bilder und zusätzliche Informationen zum Spitzer-Weltraumteleskop finden Sie unter http://www.spitzer.caltech.edu.
Originalquelle: Spitzer Pressemitteilung
