Frühes Universum: Forscher entdecken Kandidaten für fernste Galaxie

HEIDELBERG. Mit dem Weltraumteleskop Hubble haben Astronomen um Rychard Bouwens von der University of California in Santa Cruz eine rund 13,2 Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie entdeckt. Sie existierte zu einer Zeit, in der das Universum erst vier Prozent seines heutigen Alters erreicht hatte, und ist damit das am weitesten entfernte bekannte Objekt. Mit ihrem Fund tasten sich die Forscher langsam an die ersten Galaxien im Universum heran, die sich vermutlich 200 bis 300 Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet haben.

Aus Infrarotdaten der Wide Field Planetary Camera 3 bestimmten die Wissenschaftler die Rotverschiebung verschiedener Galaxien. Diese gibt an, wie stark das einst ausgesandte Licht durch die Expansion des Universums zu größeren Wellenlängen hin verschoben wurde. Damit erhalten Bouwens und seine Kollegen ein Maß für die Entfernung des Objekts - je verschobener das Spektrum, desto weiter weg befindet sich das Objekt. Mit einer Rotverschiebung von 10,3 liegt die Galaxie UDFj-39546284 deutlich über dem bisherigen Rekordhalter mit einer Rotverschiebung von 8,6.

Aus dem Vergleich dieser extrem weit entfernten Objekte schließen Bouwens und sein Team, dass sich Galaxien in der Zeit von etwa 480 bis 650 Millionen Jahren nach dem Urknall drastisch verändert haben. So sei die Sternentstehungsrate in diesem Zeitraum um das Zehnfache gestiegen, und auch die Anzahl der Galaxien habe anscheinend zugenommen: Stießen die Astronomen nur auf eine Galaxie, die bereits 480 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte, sind es 170 Millionen Jahre später bereits 47.

In den von Bouwens und Kollegen untersuchten Epochen befand sich das Universum in einer Art Phasenübergang: Das Wasserstoffgas ging von einem neutralen in einen ionisierten Zustand über. Als Ursache dafür führen Astronomen die intensive ultraviolette Strahlung von jungen Galaxien an. Doch UDFj-39546284 und ähnlich alte Exemplare senden nicht genügend UV-Licht aus, um maßgeblich an der Reionisation des Universums beteiligt gewesen zu sein, rechnen die Astronomen vor. Dieses Problem hat der verdrängte mit dem amtierenden Rekordhalter gemein. Die Hauptquelle der ultravioletten Strahlung bleibt also weiterhin ein Rätsel.

In einem begleitenden Artikel weist Naveen Reddy vom National Optical Astronomy Observatory in Tucson, Arizona, darauf hin, dass es sich bei den nun untersuchten Galaxien lediglich um eine Stichprobe handle, die erhebliche Unsicherheiten berge. Denn neben der geringen Anzahl an untersuchten Systemen sei auch die beobachtete Himmelsregion enorm klein – sie misst weniger als ein Prozent der am Nachthimmel sichtbaren Mondfläche.

Der 13,2 Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxienkandidat ist hundertmal kleiner als unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, und über 5000 Mal weiter entfernt als unsere nächste große Nachbargalaxie, der Andromeda-Nebel. Die Beobachtung ist an der Grenze dessen, was „Hubble“ leisten kann. Eine endgültige Bestätigung der Entdeckung erwarten die Astronomen daher erst vom „Hubble“-Nachfolger „James Webb“, der in einigen Jahren ins All gebracht werden soll.