Hubble entdeckt eine Baby-Galaxie im erwachsenen Universum

02.12.2004 - Wissenschaftler haben mithilfe des Hubble Space Teleskops der NASA das Alter von etwas bestimmt, dass vielleicht die jüngste, bisher beobachtete Galaxie im Universum ist.

Unter kosmologischen Gesichtspunkten ist es nur ein Kleinkind, das sich anscheinend am falschen Ort, zwischen den erwachsenen Galaxien befindet. Genannt I Zwicky 18, ist es eventuell nur 500 Millionen Jahre alt (eine zeitlich so nahe Epoche, dass sich schon komplexes Leben anfing auf unserem Planeten zu entwickeln). Im Gegensatz dazu ist die Milchstraße 20-Mal, also etwa 12 Milliarden Jahre alt, was das typische Alter der Galaxien im Universum ist. Diese "spät-geborene" Galaxie bietet die seltene Möglichkeit einen Blick darauf zu werfen, wie die ersten, kleinen Galaxien des frühen Universum ausgesehen haben.

Die Galaxie ist Mitglied in einem Katalog von 30.000 nahen Galaxien, den der Schweizer Astronom Fred Zwicky in den 30er Jahren zusammenstellte, indem er den gesamten nördlichen Himmel fotografierte. Obwohl Astronomen schon seit Langem vermuten, dass diese Galaxie, aufgrund ihrer ursprünglichen chemischen Zusammensetzung, sehr jung ist, hat die Empfindlichkeit des Hubble es den Astronomen erlaubt, eine verlässliche Zählung der gesamten Sternenpopulation der Galaxie durchzuführen. Dies hat es ihnen ermöglicht, die ältesten Sterne verlässlich zu identifizieren und somit ein oberes Limit für das Alter der Galaxie festzulegen.

Die Baby-Galaxie hat es geschafft für den größten Teil der Zeit der Evolution des Universums, als eine kalte Gaswolke aus ursprünglichem Wasserstoff und Helium, in einem jungen Zustand zu verbleiben. Während unzählige Galaxien überall im Universum aufblühten, fing diese Galaxie erst 13 Milliarden Jahre nach dem Urknall mit der aktiven Bildung von Sternen an, und erlebte erst vor 500 Millionen Jahren einen plötzlichen Ausbruch bei der Sternbildung.

In einer Entfernung von nur 45 Millionen Lichtjahren - wesentlich dichter als andere junge Galaxien im fast 14 Milliarden Lichtjahre umfassenden Universum - repräsentiert I Zwicky 18 vielleicht die einzige Gelegenheit für Astronomen, die Bausteine der Galaxienentstehung im Detail zu untersuchen. Es bleibt jedoch ein Rätsel, warum das Gas in der Zwerggalaxie, im Gegensatz zu dem in anderen Galaxien, so lange benötigte - fast das gesamte Alter des Universums - um unter dem Einfluss der Gravitation zu kollabieren und so die ersten Sterne zu bilden.

"I Zwicky 18 ist eine echt junge Galaxie" sagt Trinh Thuan, Professor der Astronomie an der University of Virginia, der diese Studie zusammen mit Yuri Izotov vom Kiev Observatory durchführte. "Dies ist so außergewöhnlich, weil man erwarten würde, dass sich junge Galaxien nur in der ersten Milliarde Jahre nach dem Urknall entwickeln würden und nicht etwa 13 Milliarden Jahre später. Und es wurde erwartet, dass junge Galaxien sehr weit entfernt sind, am Rand des beobachtbaren Universums, aber nicht im lokalen Universum" sagt Izotov.

Diese Entdeckung gibt neue Einblicke, wie sich Galaxien zuerst formten. Die Galaxie I Zwicky 18 bietet einen Eindruck davon, wie die frühe Milchstraße vor 13 Milliarden Jahren vielleicht ausgesehen hat. Eine andere Beobachtungsreihe mit dem Hubble, durch ein anderes Team, gibt ein Alter der Galaxie von etwa 1 Milliarde Jahren an, was sie immer noch sehr jung macht. Goran Ostlin vom Stockholm Observatory und Mustapha Mouhcine von der University of Nottingham, benutzten Hubble's "Near Infrared Camera" und "Multi-Object Spectrometer" um eine Population von kalten, roten Sternen zu finden, die ein wenig älter sind als die Sterne, die mit der "Advanced Camera for Surveys" beobachtet wurden.

Um zu beweisen, dass I Zwicky 18 eine neue Galaxie ist, müssen Thuan und Izotov zeigen, dass sie in den ersten paar Milliarden Jahren nach dem Urknall, der Zeit zu der ein großer Teil der Sterne im Universum gebildet wurde, keine Sterne besessen hat. Obwohl Astronomen vermutet hatten, dass die Galaxie außergewöhnlich jung ist, mussten sie auf das Hubble Teleskop warten, welches die notwendige Empfindlichkeit liefert um zu zeigen ob ältere Sterne, schwache Rote Riesen, innerhalb von Zwerggalaxien existieren. Hubble's "Advanced Camera for Surveys" benötigte eine sehr lange Belichtungszeit (und 25 Erdumkreisungen) um nach den schwächsten Sternen in der Galaxie zu schauen. Das Vorhandensein von alten Sternen in der Galaxie hätte, wie bei allen anderen bekannten Galaxien im Universum, darauf hingedeutet, dass die Galaxie selber alt ist.

Es wird angenommen, dass die großen Galaxien, wie auch die Milchstraße, hierarchisch wachsen, wobei kleinere Galaxien zu größeren Galaxien zusammenschmelzen. I Zwicky 18 stellt einen Prototyp dieser frühen Population von Zwerggalaxien dar. "Diese Zwerggalaxien-Bausteine in den äußersten Bereichen des Universums sind so schwach und klein, dass sie auch mit den empfindlichsten Geräten nicht untersucht werden können," sagt Thuan.

Ein weiterer Beweis der Jugend von I Zwicky 18 ist die Tatsache, dass ihr interstellares Gas "nahezu ursprünglich" ist, sagt Thuan, und hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium zusammengesetzt ist, den primären, leichten Elementen die beim Urknall, während der ersten drei Minuten der Existenz des Universums, erzeugt wurden. Die Zwerggalaxie enthält nur ganz geringe Mengen schwererer Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff oder Sauerstoff, die während der Entwicklung von Sternen erzeugt werden. Diese Abwesenheit solch schwerer Elemente deutet darauf hin, dass vieles des ursprünglichen Gases in der Zwerggalaxie nicht begonnen hat Sterne zu bilden, die danach schwere Elemente herstellen.

Autor: Frank Erhardt