Dank der jüngsten Verbesserungen bei weltraumgestützten und bodengestützten Teleskopen konnten Astronomen tiefer als je zuvor in das Universum eindringen. Indem wir Milliarden von Jahren in die Vergangenheit blicken, können wir unsere Theorien über die Geschichte der galaktischen Bildung und Evolution testen. Leider ist das Studium des sehr frühen Universums eine entmutigende Aufgabe, die über die Möglichkeiten unserer derzeitigen Instrumente hinausgeht.
Indem ein Team von Astronomen die Kraft des Hubble-Weltraumteleskops mit einer als Gravitationslinsen bekannten Technik kombinierte, entdeckte es erstmals eine kompakte Galaxie, die wenige Milliarden Jahre nach dem Urknall keine Sterne mehr bildete. Die Entdeckung einer solchen Galaxie, die so früh im Universum existiert, ist beispiellos und stellt eine große Herausforderung für Theorien dar, wie sich massive Galaxien bilden und entwickeln.
Über ihre Ergebnisse wurde in einer Studie mit dem Titel „Eine massive, tote Festplattengalaxie im frühen Universum“ berichtet, die in der Ausgabe des Journals vom 22. Juni erschien Natur.Wie in der Studie angegeben, stützte sich das Team auf Daten von Hubble, die sie mit Gravitationslinsen kombinierten - bei denen ein massiver Galaxienhaufen Bilder von weiter entfernten Galaxien vergrößert und streckt -, um die als MACS 2129-1 bekannte entfernte Galaxie zu untersuchen.
Was sie fanden, war völlig unerwartet. Angesichts des Alters der Galaxie - das nur drei Milliarden Jahre nach dem Urknall datiert war - erwarteten sie einen chaotischen Sternenball, der sich aufgrund der Verschmelzung früher Galaxien bildete. Stattdessen bemerkten sie, dass die scheibenförmige Galaxie (wie die Milchstraße) praktisch tot war - was bedeutete, dass die Sternentstehung in ihr bereits aufgehört hatte.
Dies war eine Überraschung, da Astronomen nicht erwartet hatten, dies so früh im Universum zu sehen. Darüber hinaus wurde zum ersten Mal ein direkter Beweis erbracht, der zeigt, wie sich zumindest einige der frühesten „toten“ Galaxien im Universum aus scheibenförmigen Objekten zu riesigen elliptischen Galaxien entwickelten, die wir regelmäßig im Space Magazine sehen .
Wie Sune Toft - ein Forscher vom Dark Cosmology Center am Niels Bohr Institute und Hauptautor der Studie - erklärte, könnte dies ein Umdenken in Bezug auf die Entwicklung von Galaxien im frühen Universum erzwingen:
„Diese neue Erkenntnis könnte uns dazu zwingen, den gesamten kosmologischen Kontext zu überdenken, wie Galaxien früh ausbrennen und sich zu lokalen elliptisch geformten Galaxien entwickeln. Vielleicht waren wir blind dafür, dass frühe„ tote “Galaxien tatsächlich einfach Scheiben sein könnten weil wir sie nicht lösen konnten. “
In früheren Studien wurde angenommen, dass entfernte tote Galaxien eine ähnliche Struktur aufweisen wie die lokalen elliptischen Galaxien, zu denen sie sich schließlich entwickelten. Vor dieser Studie war eine Bestätigung dieser Hypothese nicht möglich, da aktuelle Instrumente nicht leistungsfähig genug sind, um so weit in den Weltraum zu sehen. Durch die Kombination der Kraft der Gravitationslinse mit Hubbles hoher Auflösung konnten Toft und sein Team diese tote Galaxie klar erkennen.
Durch die Kombination von Rotationsgeschwindigkeitsmessungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO mit Archivdaten aus der Cluster Lensing And Supernova-Untersuchung mit Hubble (CLASH) konnten sie die Größe der Galaxie, die Masse und das Alter sowie deren (nicht mehr existierende) Größe bestimmen ) Geschwindigkeit der Sternentstehung. Letztendlich stellten sie fest, dass die entfernte Galaxie dreimal so massereich ist wie die Milchstraße, obwohl sie nur halb so groß ist und sich mehr als doppelt so schnell dreht.
Warum diese Galaxie keine Sterne mehr bildet, ist noch unbekannt und erfordert Nachuntersuchungen mit komplexeren Instrumenten. In der Zwischenzeit gibt es jedoch einige mögliche Theorien. Zum Beispiel könnte es das Ergebnis eines aktiven galaktischen Kerns sein, bei dem ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum von MACS 2129-1 die Sternentstehung inhibierte, indem es das Gas der Galaxie erhitzte und aus der Galaxie ausstieß.
Oder es kann das Ergebnis sein, dass kaltes Gas in das Zentrum der Galaxie gestreamt wird, wo es schnell erhitzt und komprimiert wurde, wodurch verhindert wird, dass es abkühlt und sternförmige Wolken bildet. Aber wenn es darum geht, wie diese Art von frühen, toten Galaxien zu den elliptischen Galaxien geführt haben könnte, die wir heute sehen, glauben Toft und seine Kollegen, die Antwort zu kennen. Wie er erklärte, könnte es durch Fusionen sein:
„Wenn diese Galaxien durch Verschmelzung mit kleinen Gefährten wachsen und diese kleinen Gefährten in großer Anzahl und aus unterschiedlichsten Winkeln auf die Galaxie kommen, würde dies letztendlich die Umlaufbahnen der Sterne in den Galaxien zufällig bestimmen. Sie können sich auch größere Fusionen vorstellen. Dies würde definitiv auch die geordnete Bewegung der Sterne zerstören. “
In den kommenden Jahren hoffen Toft und sein Team, das James Webb-Teleskop (das 2018 auf den Markt kommt) nutzen zu können, um nach frühen toten Galaxien zu suchen, in der Hoffnung, dass es Licht in die ungelösten Fragen bringen kann, die diese Entdeckung aufwirft. Und mit der Fähigkeit, tiefer in den Weltraum vorzudringen, erwarten Astronomen, dass noch viel mehr über das frühe Universum enthüllt wird.
