"Nahaufnahmen" von einigen der mit ALMA identifizierten Galaxien: Die ALMA-Aufnahmen im Submillimeterbereich (rot und orange dargestellt) wurden dabei über eine Infrarotaufnahme (in blau dargestellt) der IRAC-Kamera des Spitzer-Weltraumteleskops gelegt.

Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), APEX (MPIfR/ESO/OSO), J. Hodge (MPIA) et al., A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center

Wien - Mit Hilfe des neuen internationalen Teleskops ALMA ("Atacama Large Millimeter/submillimeter Array") konnten Astronomen die Positionen von über 100 Galaxien mit sehr aktiven Sternentstehungsgebieten aus der Frühzeit des Universums genau bestimmen. ALMA hat innerhalb weniger Stunden so viele dieser sogenannten "Submillimetergalaxien" beobachtet, wie von allen vergleichbaren Teleskopen weltweit in mehr als einem Jahrzehnt aufgenommen wurden, teilte die Europäische Astronomieorganisation ESO am Mittwoch mit. Die Bilder sind dabei so gut aufgelöst, dass bisherige Fehlinterpretationen korrigiert werden konnten.

Zur Bedeutung von Submillimetergalaxien

Die Klasse der Submillimetergalaxien wurde vor etwa 15 Jahren entdeckt. In diesen Galaxien entstanden und entstehen so viele neue Sterne, dass sie für einen erheblichen Teil der gesamten Energiefreisetzung aller Galaxien in der Geschichte des Universums verantwortlich sind.

Für die Astronomen sind diese weit entfernten Galaxien von zentraler Bedeutung, um zu verstehen, wie Galaxien entstehen und sich entwickeln. Allerdings sind die Sternentstehungsgebiete in kosmischen Staub gehüllt und daher nur schwer mit Teleskopen im sichtbaren Licht zu beobachten. Deshalb muss man Observatorien wie ALMA nutzen, die Licht bei längeren Wellenlängen - und zwar im Bereich zwischen einigen Zehntel Millimetern und einem Millimeter - registrieren, das durch diese Staubwolken dringen kann.

Aus verschwommenen Flecken werden klar erkennbare Galaxien

Die Durchmusterung dieser Objekte im Submillimeter-Bereich hatte "stark mit mangelnder Detailschärfe zu kämpfen", sagt der an dem Projekt beteiligte Astronom Helmut Dannerbauer vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. Die bisher beste Karte dieser frühen Galaxien stammte vom vergleichsweise kleinen ESO-Teleskop "Atacama Pathfinder Experiment" (APEX), das wie ALMA auf der mehr als 5.000 Meter hoch gelegenen Chajnantor-Hochebene in der chilenischen Atacama-Wüste steht. Die Karte erfasst ein Gebiet von etwa der Größe des Vollmondes am Himmel und zeigt 126 solcher Galaxien - allerdings nur als verschwommener Fleck, der auch zu mehreren Galaxien gehören könnte.

Obwohl bei der Beobachtung erst rund ein Viertel der insgesamt 66 geplanten ALMA-Antennen verfügbar war, hatte das neue Teleskop im Vergleich zu APEX eine dreimal höhere Empfindlichkeit. ALMA benötigte lediglich zwei Minuten, um eine Galaxie innerhalb eines winzigen Gebiets genau zu lokalisieren, das 200 Mal kleiner als die großen Flecken der APEX-Messungen ist. Innerhalb weniger Stunden wurde die Gesamtzahl solcher Beobachtungen, die jemals gemacht wurden, verdoppelt.

Die Astronomen konnten nicht nur eindeutig bestimmen, welche der Galaxien aktive Sternentstehungsregionen aufweisen. Sie stellten in mehr als der Hälfte der Fälle früherer Beobachtungen fest, dass sich hinter einem verschwommenen Fleck mehrere Galaxien mit Sternentstehungsgebieten verbargen. Das laut Dannerbauer um den Faktor zehn verbesserte Auflösungsvermögen von ALMA schon in der Aufbauphase ermöglichte es, diese Galaxien räumlich getrennt zu beobachten. "Im Endausbau wird ALMA eine so hohe Trennschärfe haben, dass man damit ein Objekt von der Größe eines Fußballtors auf dem Mond räumlich auflösen könnte", so Dannerbauer.

Korrekturen

Die gering aufgelösten bisherigen Bilder führten auch zu Fehlinterpretationen: "Bisher sind wir davon ausgegangen, dass die hellsten dieser Galaxien tausend Mal höhere Sternentstehungsraten aufweisen als unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße", erklärte Alexander Karim von der Durham University in Großbritannien. Dann hätte aber die Möglichkeit bestanden, dass sie sich dabei selbst zerstören. Die Bilder von ALMA hätten dagegen "mehrere kleinere Galaxien mit vernünftigeren Sternentstehungsraten sichtbar gemacht", so der Wissenschafter.

Die Ergebnisse bilden den ersten statistisch verlässlichen Katalog von staubigen Galaxien mit Sternentstehung im frühen Universum. Dieser dient als Grundlage für weitere Untersuchungen von Eigenschaften dieser Galaxien bei anderen Wellenlängen. (APA/red, derStandard.at, 17. 4. 2013)