Neuer Rekord: Astronomen finden älteste Galaxie

Blick in die kosmische Vergangenheit: Astronomen haben die bisher älteste bekannte Galaxie entdeckt. Sie liegt 13,4 Milliarden Lichtjahre entfernt, ihr Licht stammt daher aus einer Zeit nur 400 Millionen Jahre nach dem Urknall. Die Galaxie ist zwar viel kleiner als unsere heutige Milchstraße, produziert aber dafür besonders schnell neue Sterne, wie die Forscher berichten.

Dank leistungsfähiger Teleskope fangen Astronomen inzwischen das Licht von Sternen und Galaxien ein, die nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall erstrahlten. Das Alter dieser fernen Lichtquellen lässt sich über die Rotverschiebung ihres Lichts ermitteln, weil die Strahlung durch die Expansion des Universums gedehnt wird. Erst im Mai 2015 hatten Forscher mit knapp 13,2 Milliarden Lichtjahren bisher älteste Galaxie im fernen All entdeckt.

Rekord-Rotverschiebung von 11,1

Jetzt jedoch haben Pascal Oesch von der Yale University und seine Kollegen mit der Wide-Field Camera 3 des Weltraumteleskops Hubble eine noch weiter entfernte Sternenansammlung aufgespürt. Die Galaxie Gn-z11 liegt 13,4 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt in Richtung des Sternbilds Großer Wagen.

„Zu unserer großen Überraschung ermittelte Hubble eine Rotverschiebung von z=11,1, das ist viel mehr als der bisherige Rekord von 8,7“, berichtet Koautor Pieter van Dokkum von der Yale University. Dieser Wert liegt an der Auflösungsgrenze des Weltraumteleskops und geht weit über das hinaus, was mit aktueller Technik als möglich galt.

Diese Grafik veranschaulciht das Alter der beiden ältesten bisher bekannten Galaxien. © NASA/ ESA, A. Feild (STScI)

Nur 400 Millionen Jahre nach dem Urknall

Die aktuelle Aufnahme zeigen die Galaxie zu einer Zeit, als der Urknall gerade erst rund 400 Millionen Jahre her war und die ersten Sterne gerade erst entstanden waren. „Wir sehen diese Galaxie zu einer Zeit, als das Universum erst drei Prozent seines heutigen Alters hatte“, sagt Oesch. „Das ist sehr nahe an dem sogenannten Dunklen Zeitalter des Universums.“

Kombinierte Beobachtungen des Hubble und des Spitzer-Weltraumteleskops deuten darauf hin, dass Gn-z11 rund 25 Mal kleiner ist als unserer Milchstraße und nur rund ein Prozent ihrer Sternenmasse besitzt. Dafür jedoch entstehen in dieser fernen Galaxie Sterne mit einer um 20-fach höheren Rate als in unserer Heimatgalaxie, wie die Astronomen berichten. Diese starke Sternbildung lässt die Galaxie hell aufleuchten und machte sie so für das Hubble-Teleskop erst sichtbar.

Widerspruch zu theoretischen Modellen

„Die Entdeckung einer so unerwartet hellen Galaxie in einer so großen Entfernung passt nicht zu einigen unserer theoretischen Modelle für die Galaxiebildung“, erklärt van Dokkum. „Jetzt benötigen wir weitere Daten um herauszufinden, wie häufig solche hellen Galaxien zu dieser frühen Anfangszeit des Universums tatsächlich waren.“

Erst vor einem Jahr hatte ein weiterer früher Galaxienfund für Überraschung gesorgt. Damals handelte es sich um eine Galaxie aus der Zeit 700 Millionen Jahre nach dem Urknall, die mehr Staub enthielt, als sie es nach gängigen Modellen haben dürfte. Oesch und seine Kollegen hoffen, dass das 2018 ins All startende neue James Webb Weltraumteleskop dazu beitragen wird, diese Rätsel zu lösen. Denn seine Auflösung liegt noch deutlich über der von Hubble und Spitzer. (Astrophysical Journal, in press; arXiv:1603.00461)

(Yale University/ NASA, 07.03.2016 – NPO)