Astronomen haben ein Bild eines sehr seltenen Galaxientyps aufgenommen, wie er vor elf Milliarden Jahren existierte – ein sogenannter kosmischer Feuerring. Die Galaxie, die ungefähr die Masse der Milchstraßen-Galaxie besitzt, ist kreisförmig mit einem Loch in der Mitte, ähnlich wie ein gigantischer Donut. Die Entdeckung wurde im Journal Nature Astronomy bekanntgegeben und Theorien über die früheste Entstehung galaktischer Strukturen und die Art und Weise ihrer Entwicklung erschüttern.
„Es ist ein sehr spannendes Objekt, das wir nie zuvor gesehen haben“, sagte der leitende Forscher Dr. Tiantian Yuan vom ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D). „Sie sieht gleichermaßen fremdartig und vertraut aus.“
Die Galaxie namens R5519 liegt rund elf Milliarden Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt. Das Loch in ihrem Zentrum ist groß und hat einen Durchmesser, der zwei Milliarden Mal größer ist als die Distanz zwischen der Erde und der Sonne. Mit anderen Worten: Es ist drei Millionen Mal größer als der Durchmesser des supermassiven Schwarzen Lochs in der Galaxie M 87, das 2019 zum ersten direkt abgebildeten Schwarzen Loch wurde.
„Sie produziert Sterne mit einer 50-fach höheren Rate als die Milchstraßen-Galaxie“, sagte Dr. Yuan, ein ASTRO-3D-Stipendiat am Centre for Astrophysics and Supercomputing der Swinburne University of Technology im australischen Bundesstaat Victoria. „Der Großteil dieser Aktivität findet in ihrem Ring statt, daher ist es wahrhaftig ein Feuerring.“
Dr. Yuan arbeitete mit Kollegen aus Australien, den Vereinigten Staaten, Belgien und Dänemark zusammen und nutzte spektroskopische Daten des W.M. Keck Observatory auf Hawaii sowie Bilder des Weltraumteleskops Hubble, um die ungewöhnliche Struktur zu identifizieren. Die Belege sprechen dafür, dass es sich um eine Kollisionsringgalaxie handelt – die erste, die im jungen Universum beobachtet wurde.
Es gibt zwei Arten von Ringgalaxien: Der häufigere Typ entsteht aufgrund innerer Prozesse. Kollisionsringgalaxien bilden sich, wie der Name vermuten lässt, infolge gewaltiger Begegnungen mit anderen Galaxien. Im nahen „lokalen“ Universum sind sie 1.000 Mal seltener als der erstgenannte Typ. Bilder der viel weiter entfernten Galaxie R5519 sind 10,8 Milliarden Jahre alt – nur drei Milliarden Jahre nach dem Urknall. Sie deuten darauf hin, dass Kollisionsringgalaxien schon immer extrem ungewöhnlich waren.
Der Co-Autor Dr. Ahmed Elagali vom International Centre for Radio Astronomy Research in Western Australia, sagte, die Untersuchung von R5519 würde helfen zu bestimmen, wann die Entwicklung von Spiralgalaxien begann. „Außerdem kann die Anzahldichte der Ringgalaxien im Verlauf der kosmischen Geschichte auch verwendet werden, um die Zusammensetzung und Evolution lokaler Galaxiengruppen einzugrenzen“, ergänzte er.
Ein anderer Co-Autor, Professor Kenneth Freeman von der Australian National University, sagte, die Entdeckung habe Auswirkungen auf das Verständnis dessen, wie Galaxien wie die Milchstraßen-Galaxie entstanden. „Die kollisionsbedingte Bildung von Ringgalaxien erfordert die Präsenz einer dünnen Scheibe in der ‚Opfer‘-Galaxie, bevor die Kollision stattfindet“, erklärte er. „Die dünne Scheibe ist die definierende Komponente von Spiralgalaxien: Vorher waren die Galaxien in einem ungeordneten Zustand und noch nicht als Spiralgalaxien erkennbar.“
„Im Fall dieser Ringgalaxien blicken wir in das junge Universum vor elf Milliarden Jahren in eine Zeit, als sich dünne Scheiben gerade bildeten. Zum Vergleich: Die dünne Scheibe unserer Milchstraßen-Galaxie entstand erst vor etwa neun Milliarden Jahren. Diese Entdeckung ist ein Beleg dafür, dass die Bildung der Scheiben in Spiralgalaxien über eine längere Zeitspanne hinweg stattfand als bislang angenommen.“
Yuan, Elagali und Freeman arbeiteten mit Kollegen von der University of New South Wales, der Macquarie University und der University of Queensland (Australien) sowie mit Kollegen vom Cosmic Dawn Centre (DAWN) in Dänemark, der Texas A&M University (USA), der York University (Kanada) und der Ghent University in Belgien zusammen.
(THK)
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