Rotierende Scheibengalaxie im frühen Universum gefunden

For­schen­de haben die am wei­tes­ten ent­fern­te Milch­stra­ßen-ähn­li­che Gala­xie ent­deckt, die bis­her beob­ach­tet wur­de. Die­se Schei­ben­ga­la­xie mit dem Namen REBELS-25 scheint so geord­net zu sein wie heu­ti­ge Gala­xien. Jedoch erscheint sie uns so, wie sie war, als das Uni­ver­sum erst 700 Mil­lio­nen Jah­re alt war. Das ist über­ra­schend, da nach unse­rem der­zei­ti­gen Ver­ständ­nis der Gala­xien­bil­dung sol­che frü­hen Gala­xien chao­ti­scher erschei­nen müss­ten. Die Rota­ti­on und Struk­tur von REBELS-25 wur­den mit­hil­fe des Ata­ca­ma Lar­ge Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ermit­telt, an dem auch die Euro­päi­sche Süd­stern­war­te (ESO) betei­ligt ist.

Die Gala­xien, die wir heu­te sehen, haben einen lan­gen Weg hin­ter sich, seit sie als chao­ti­sche, klum­pi­ge Gebil­de von Astronom*innen im frü­hen Uni­ver­sum beob­ach­tet wer­den. „Nach unse­rem Ver­ständ­nis der Gala­xien­bil­dung erwar­ten wir, dass die meis­ten frü­hen Gala­xien klein und chao­tisch sind“, erklärt Jac­que­line Hodge, Astro­no­min an der Uni­ver­si­tät Lei­den in den Nie­der­lan­den und Mit­au­torin der Studie.

Die­se chao­ti­schen frü­hen Gala­xien ver­schmel­zen mit­ein­an­der und ent­wi­ckeln sich dann in einem unglaub­lich lang­sa­men Tem­po zu gleich­mä­ßi­ge­ren For­men. Aktu­el­le Theo­rien besa­gen, dass eine Gala­xie, die so geord­net ist wie unse­re Milch­stra­ße – eine rotie­ren­de Schei­be mit kla­ren Struk­tu­ren wie Spi­ral­ar­men – Mil­li­ar­den von Jah­ren der Evo­lu­ti­on durch­lau­fen haben muss. Die Ent­de­ckung von REBELS-25 stellt die­se zeit­li­che Abfol­ge jedoch in Frage.

In der Stu­die, die zur Ver­öf­fent­li­chung in den „Month­ly Noti­ces of the Roy­al Astro­no­mic­al Socie­ty“ ange­nom­men wur­de, stell­ten Astronom*innen fest, dass REBELS-25 die am wei­tes­ten ent­fern­te stark rotie­ren­de Schei­ben­ga­la­xie ist, die jemals ent­deckt wur­de. Das Licht, das uns von die­ser Gala­xie erreicht, wur­de aus­ge­sen­det, als das Uni­ver­sum erst 700 Mil­lio­nen Jah­re alt war – nur fünf Pro­zent sei­nes heu­ti­gen Alters (13,8 Mil­li­ar­den) – was die geord­ne­te Rota­ti­on von REBELS-25 uner­war­tet macht. „Eine Gala­xie zu sehen, die unse­rer eige­nen Milch­stra­ße so ähn­lich ist und stark rotiert, stellt unser Ver­ständ­nis dafür in Fra­ge, wie schnell sich Gala­xien im frü­hen Uni­ver­sum zu den geord­ne­ten Gala­xien des heu­ti­gen Kos­mos ent­wi­ckeln“, erläu­tert Lucie Row­land, Dok­to­ran­din an der Uni­ver­si­tät Lei­den und Erst­au­torin der Studie.

REBELS-25 wur­de ursprüng­lich in frü­he­ren Beob­ach­tun­gen des­sel­ben Teams ent­deckt, die eben­falls mit ALMA durch­ge­führt wur­den, das sich in der chi­le­ni­schen Ata­ca­ma-Wüs­te befin­det. Damals war es eine auf­re­gen­de Ent­de­ckung, die Hin­wei­se auf Rota­ti­on lie­fer­te, aber die Qua­li­tät der Daten war für eine siche­re Schluss­fol­ge­rung nicht gut genug. Um die Struk­tur und Bewe­gung der Gala­xie genau zu bestim­men, führ­te das Team mit ALMA Nach­fol­ge­un­ter­su­chun­gen mit höhe­rer Auf­lö­sung durch, die ihre rekord­ver­däch­ti­ge Beschaf­fen­heit bestä­tig­ten. „ALMA ist das ein­zi­ge exis­tie­ren­de Tele­skop, das über eine aus­rei­chen­de Emp­find­lich­keit und Auf­lö­sung ver­fügt“, bekräf­tigt Rens­ke Smit, For­sche­rin an der Liver­pool John Moo­res Uni­ver­si­ty in Groß­bri­tan­ni­en und Mit­au­torin der Studie.

Über­ra­schen­der­wei­se deu­ten die Daten auch auf wei­ter ent­wi­ckel­te Merk­ma­le hin, die denen der Milch­stra­ße ähneln, wie ein zen­tra­ler, läng­li­cher Bal­ken und sogar Spi­ral­ar­me, auch wenn wei­te­re Beob­ach­tun­gen erfor­der­lich sind, um dies zu bestä­ti­gen. „Zusätz­li­che Hin­wei­se auf wei­ter ent­wi­ckel­te Struk­tu­ren zu fin­den, wäre eine auf­re­gen­de Ent­de­ckung, da es sich um die am wei­tes­ten ent­fern­te Gala­xie mit sol­chen Struk­tu­ren han­deln wür­de, die bis­her beob­ach­tet wur­den“, ergänzt Rowland.

Die­se zukünf­ti­gen Beob­ach­tun­gen von REBELS-25 sowie ande­re Ent­de­ckun­gen frü­her rotie­ren­der Gala­xien wer­den mög­li­cher­wei­se unser Ver­ständ­nis der frü­hen Gala­xien­bil­dung und der Ent­wick­lung des Uni­ver­sums ins­ge­samt verändern.

MN

Hintergrundinformationen

Die­se Ergeb­nis­se wer­den in einem Fach­ar­ti­kel mit dem Titel „REBELS-25: Dis­co­very of a dyna­mi­cal­ly cold disc gala­xy at z=7.31“ vor­ge­stellt, der in den Month­ly Noti­ces of the Roy­al Astro­no­mic­al Socie­ty erschei­nen wird.

Die Beob­ach­tun­gen wur­den im Rah­men des ALMA-Groß­pro­gramms „REBELS: Reio­niza­ti­on Era Bright Emis­si­on Lines Sur­vey“ durchgeführt.

Das Ata­ca­ma Lar­ge Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine inter­na­tio­na­le astro­no­mi­sche Ein­rich­tung, die gemein­sam von der ESO, der US-ame­ri­ka­ni­schen Natio­nal Sci­ence Foun­da­ti­on (NSF) der USA und den japa­ni­schen Natio­nal Insti­tu­tes of Natu­ral Sci­en­ces (NINS) in Koope­ra­ti­on mit der Repu­blik Chi­le betrie­ben wird. Getra­gen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mit­glieds­län­der, von der NSF in Zusam­men­ar­beit mit dem kana­di­schen Natio­nal Rese­arch Coun­cil (NRC), dem Natio­nal Sci­ence and Tech­no­lo­gy Coun­cil (NSTC) und NINS in Koope­ra­ti­on mit der Aca­de­mia Sini­ca (AS) in Tai­wan sowie dem Korea Astro­no­my and Space Sci­ence Insti­tu­te (KASI). Bei Ent­wick­lung, Auf­bau und Betrieb ist die ESO feder­füh­rend für den euro­päi­schen Bei­trag, das Natio­nal Radio Astro­no­my Obser­va­to­ry (NRAO), das sei­ner­seits von Asso­cia­ted Uni­ver­si­ties, Inc. (AUI) betrie­ben wird, für den nord­ame­ri­ka­ni­schen Bei­trag und das Natio­nal Astro­no­mic­al Obser­va­to­ry of Japan (NAOJ) für den ost­asia­ti­schen Bei­trag. Dem Joint ALMA Obser­va­to­ry (JAO) obliegt die über­grei­fen­de Pro­jekt­lei­tung für den Auf­bau, die Inbe­trieb­nah­me und den Beob­ach­tungs­be­trieb von ALMA.

Die ESO wur­de 1962 als zwi­schen­staat­li­che Orga­ni­sa­ti­on gegrün­det und wird heu­te von 16 Mit­glied­staa­ten (Bel­gi­en, Däne­mark, Deutsch­land, Frank­reich, Finn­land, Irland, Ita­li­en, den Nie­der­lan­den, Öster­reich, Polen, Por­tu­gal, Schwe­den, der Schweiz, Spa­ni­en, der Tsche­chi­schen Repu­blik und dem Ver­ei­nig­ten König­reich) sowie dem Gast­land Chi­le und Aus­tra­li­en als stra­te­gi­schem Part­ner unter­stützt. Der Haupt­sitz der ESO und ihr Besu­cher­zen­trum und Pla­ne­ta­ri­um, die ESO Super­no­va, befin­den sich in der Nähe von Mün­chen in Deutsch­land, wäh­rend die chi­le­ni­sche Ata­ca­ma-Wüs­te, ein wun­der­ba­rer Ort mit ein­zig­ar­ti­gen Bedin­gun­gen für die Him­mels­be­ob­ach­tung, unse­re Tele­sko­pe beher­bergt. Die ESO betreibt drei Beob­ach­tungs­stand­or­te: La Sil­la, Par­anal und Cha­jnan­tor. Am Stand­ort Par­anal betreibt die ESO das Very Lar­ge Telescope und das dazu­ge­hö­ri­ge Very Lar­ge Telescope Inter­fe­ro­me­ter sowie Durch­mus­te­rungs­te­le­sko­pe wie z. B. VISTA. Eben­falls am Par­anal wird die ESO das Che­ren­kov Telescope Array South betrei­ben, das größ­te und emp­find­lichs­te Gam­ma­strah­len-Obser­va­to­ri­um der Welt. Zusam­men mit inter­na­tio­na­len Part­nern betreibt die ESO auf Cha­jnan­tor APEX und ALMA, zwei Ein­rich­tun­gen zur Beob­ach­tung des Him­mels im Mil­li­me­ter- und Sub­mil­li­me­ter­be­reich. Auf dem Cer­ro Arma­zo­nes in der Nähe von Par­anal bau­en wir „das größ­te Auge der Welt am Him­mel“ – das Extre­me­ly Lar­ge Telescope der ESO. Von unse­ren Büros in Sant­ia­go, Chi­le, aus unter­stüt­zen wir unse­re Akti­vi­tä­ten im Land und arbei­ten mit chi­le­ni­schen Part­nern und der Gesell­schaft zusammen.

Links

• Fach­ar­ti­kel
• Fotos von ALMA

Link zur ESO-Pres­se­mit­tei­lung