Astronomen haben erstmals einen Einblick in die frühesten Entwicklungsstadien von massereichen Galaxien gewonnen. Der Entstehungsort mit der Bezeichnung “Sparky” ist ein dichter galaktischer Kern, der mit dem Licht von Millionen neu geborener Sterne strahlt, welche mit einer extremen Rate gebildet werden.
Die Entdeckung wurde durch kombinierte Beobachtungen mit den NASA-Weltraumteleskopen Hubble und Spitzer, dem W. M. Keck Observatory auf dem Mauna Kea in Hawaii und dem Weltraumobservatorium Herschel der European Space Agency (ESA) möglich gemacht. Bei letzterem spielt die NASA eine wichtige Rolle.
Eine voll entwickelte elliptische Galaxie ist eine gasarme Ansammlung alter Sterne, die sich der Theorie nach von innen nach außen entwickelt, wobei ein kompakter Kern ihren Anfang markiert. Weil der galaktische Kern so weit entfernt ist, wurde das Licht der entstehenden Galaxie, das wir auf der Erde beobachten, vor elf Milliarden Jahren produziert – nur drei Milliarden Jahre nach dem Urknall.
Obwohl er nur einen Bruchteil der Größe unserer Milchstraßen-Galaxie besitzt, enthält dieser kleine galaktische Kern bereits mehr als doppelt so viele Sterne wie unsere eigene Galaxie. Sie alle sind in eine Region mit einem Durchmesser von nur 6.000 Lichtjahren gepackt. Die Milchstraßen-Galaxie dagegen hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren.
“Wir hatten noch keinen Entstehungsprozess gesehen, der solch dichte Objekte erschaffen konnte”, erklärte Erica Nelson von der Yale University in New Haven (Connecticut), die leitende Autorin der Studie. “Wir vermuten, dass dieser Kernbildungsprozess ein Phänomen ist, das nur im frühen Universum existierte, weil das frühe Universum als Ganzes kompakter war. Heute ist das Universum so diffus, dass es keine derartigen Objekte mehr hervorbringen kann.”
Neben der Bestimmung der Galaxiengröße anhand der Hubble-Aufnahmen sichtete das Team auch archivierte Infrarotaufnahmen von Spitzer und Herschel. Das ermöglichte den Forschern festzustellen, wie schnell der galaktische Kern Sterne produziert. Sparky produzierte rund 300 Sterne pro Jahr, verglichen mit den zehn Sternen pro Jahr, die unsere Milchstraßen-Galaxie erschafft.
“Es sind sehr extreme Umgebungen”, sagte Nelson. “Es ist wie ein mittelalterlicher Kessel, mit dem Sterne geschmiedet werden. Es gibt dort viel Turbulenzen und es brodelt. Wenn man sich dort aufhielte, wäre der Nachthimmel mit hellen jungen Sternen übersät und es wären viel Staub, Gas und Überreste von explodierten Sternen vorhanden. Dies tatsächlich passieren zu sehen, ist faszinierend.”
Astronomen nehmen an, dass diese wilden Sternentstehungsprozesse von einem Strom aus Gas ausgelöst wurden, der in den galaktischen Kern strömte, wobei es tief im Innern eine Gravitationsquelle aus Dunkler Materie bildete – unsichtbare, kosmische Materie, die als Grundgerüst zur Galaxienbildung im Universum dient.
Beobachtungen lassen darauf schließen, dass die Galaxie seit mehr als einer Milliarde Jahren derart viele Sterne produziert. Es ist wahrscheinlich, dass sich diese Rate letztendlich bis zum Stillstand verlangsamen wird, und dass in den nächsten zehn Milliarden Jahren andere kleinere Galaxien mit Sparky verschmelzen könnten. Dadurch würde sich Sparky ausdehnen und zu einer gigantischen, ruhigen, elliptischen Galaxie werden.
“Ich denke, unsere Entdeckung beantwortet die Frage, ob diese Art und Weise der Galaxienbildung tatsächlich geschah oder nicht”, sagte das Teammitglied Pieter van Dokkum von der Yale University. “Die Frage ist jetzt, wie oft dies geschah. Wir vermuten, dass es andere Galaxien wie diese gibt, welche in nahinfraroten Wellenlängen sogar noch schwächer sind. Wir denken, dass sie in längeren Wellenlängen heller sein werden, und so wird es eine Sache der zukünftigen Infrarotteleskope wie dem James Webb Space Telescope sein, mehr dieser Objekte zu finden.” Die Abhandlung erscheint in der Nature-Ausgabe vom 27. August 2014.
Das Hubble Space Telescope ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der NASA und der European Space Agency (ESA). Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore führt die wissenschaftlichen Operationen Hubbles durch. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. in Washington für die NASA geleitet.
Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena (Kalifornien) leitet die Spitzer-Mission für das Science Mission Directorate in Washington. Die wissenschaftlichen Operationen werden vom Spitzer Science Center am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena durchgeführt. Die technischen Operationen des Teleskops werden von der Lockheed Martin Space Systems Company in Littleton (Colorado) gesteuert. Die Daten werden am Infrared Science Archive des Infrared Processing and Analysis Center am Caltech archiviert. Das Caltech betreibt das JPL für die NASA.
Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2014-290
(THK)
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