Seit Menschen erfahren haben, dass die Milchstraße nicht einzigartig oder allein am Nachthimmel ist, haben Astronomen und Kosmologen versucht herauszufinden, wie viele Galaxien es im Universum gibt. Und bis vor kurzem glaubten unsere größten wissenschaftlichen Köpfe, sie hätten eine ziemlich gute Idee - zwischen 100 und 200 Milliarden.
Eine neue Studie von Forschern aus Großbritannien hat jedoch etwas Erstaunliches über das Universum ergeben. Unter Verwendung von Hubbles Deep Field Images und Daten von anderen Teleskopen kamen sie zu dem Schluss, dass diese früheren Schätzungen um einen Faktor von etwa 10 abweichen. Wie sich herausstellt, hat das Universum im Laufe seiner Zeit möglicherweise bis zu 2 Billionen Galaxien enthalten Geschichte.
Unter der Leitung von Prof. Christopher Conselice von der University of Nottingham, Großbritannien, kombinierte das Team vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommene Bilder mit anderen veröffentlichten Daten, um eine 3D-Karte des Universums zu erstellen. Anschließend bauten sie eine Reihe neuer mathematischer Modelle ein, mit denen sie auf die Existenz von Galaxien schließen konnten, die nicht hell genug sind, um von aktuellen Instrumenten beobachtet zu werden.
Mit diesen begannen sie zu untersuchen, wie sich Galaxien in den letzten 13 Milliarden Jahren entwickelt haben. Was sie gelernt haben, war ziemlich faszinierend. Zum einen beobachteten sie, dass die Verteilung der Galaxien in der Geschichte des Universums nicht gleichmäßig war. Außerdem stellten sie fest, dass es im frühen Universum zehnmal mehr Galaxien geben musste, als bisher angenommen, damit sich alles in ihren Berechnungen summierte.
Die meisten dieser Galaxien hätten eine ähnliche Masse wie die Satellitengalaxien, die rund um die Milchstraße beobachtet wurden, und wären zu schwach, um von heutigen Instrumenten entdeckt zu werden. Mit anderen Worten, Astronomen konnten bisher nur etwa 10% des frühen Universums sehen, da die meisten seiner Galaxien zu klein und schwach waren, um sichtbar zu sein.
Wie Prof. Conselice in einem Hubble Science Release erklärte, kann dies zwar dazu beitragen, eine anhaltende Debatte über die Struktur des Universums zu lösen:
„Diese Ergebnisse sind ein starker Beweis dafür, dass im Laufe der Geschichte des Universums eine signifikante Galaxienentwicklung stattgefunden hat, die die Anzahl der Galaxien durch Fusionen zwischen ihnen drastisch reduziert und damit ihre Gesamtzahl verringert hat. Dies gibt uns eine Bestätigung für die sogenannte Top-Down-Strukturbildung im Universum. “
Das „Top-Down-Modell“ der Galaxienbildung besagt, dass sich Galaxien aus riesigen Gaswolken gebildet haben, die größer sind als die resultierenden Galaxien. Diese Wolken begannen zusammenzubrechen, weil ihre innere Schwerkraft stärker war als der Druck in der Wolke. Basierend auf der Geschwindigkeit, mit der sich die Gaswolken drehten, würden sie entweder eine Spirale oder eine elliptische Galaxie bilden.
Im Gegensatz dazu besagt das „Bottom-up-Modell“, dass sich Galaxien während des frühen Universums aufgrund der Verschmelzung kleinerer Klumpen gebildet haben, die etwa die Größe von Kugelhaufen hatten. Diese Galaxien könnten dann durch ihre gegenseitige Schwerkraft in Cluster und Supercluster gezogen worden sein.
Diese Studie hilft nicht nur bei der Lösung dieser Debatte, sondern bietet auch eine mögliche Lösung für das Olbers-Paradoxon (auch bekannt als „das Paradoxon des dunklen Nachthimmels“). Dieses Paradoxon, benannt nach dem deutschen Astronomen Heinrich Wilhelm Olbers aus dem 18./19. Jahrhundert, befasst sich mit der Frage, warum der Himmel angesichts der Weite des Universums und der gesamten Lichtmaterie nachts dunkel ist.
Aufgrund ihrer Ergebnisse hat das britische Team vermutet, dass zwar jeder Punkt am Nachthimmel einen Teil einer Galaxie enthält, die meisten jedoch für das menschliche Auge und moderne Teleskope unsichtbar sind. Dies ist auf eine Kombination von Faktoren zurückzuführen, zu denen die Auswirkungen der kosmischen Rotverschiebung, die Tatsache, dass das Universum dynamisch ist (d. H. Sich immer ausdehnt), und die Absorption von Licht durch kosmischen Staub und Gas gehören.
Es ist unnötig zu erwähnen, dass zukünftige Missionen erforderlich sein werden, um die Existenz all dieser unsichtbaren Galaxien zu bestätigen. In dieser Hinsicht suchen Conselice und seine Kollegen nach zukünftigen Missionen - solchen, die Sterne und Galaxien im nicht sichtbaren Spektrum beobachten können -, um dies zu erreichen.
"Es verwirrt den Verstand, dass über 90 Prozent der Galaxien im Universum noch untersucht werden müssen", fügte er hinzu. „Wer weiß, welche interessanten Eigenschaften wir finden werden, wenn wir diese Galaxien mit zukünftigen Generationen von Teleskopen entdecken? In naher Zukunft wird das James Webb-Weltraumteleskop in der Lage sein, diese extrem schwachen Galaxien zu untersuchen. “
Das Verständnis, wie viele Galaxien im Laufe der Zeit existiert haben, ist ein grundlegender Aspekt für das Verständnis des Universums als Ganzes. Mit jeder vorübergehenden Studie, die versucht, das zu lösen, was wir mit unseren aktuellen kosmologischen Modellen sehen können, kommen wir uns so viel näher!
Und genießen Sie dieses Video über einige der beeindruckendsten Bilder von Hubble mit freundlicher Genehmigung von HubbleESA:
