Aufnahmen von ALMA und des Hubble-Weltraumteleskops der staubhaltigen Galaxie A2744_YD4.
Künstlerische Darstellung: So könnte A2744_YD4 aus geringerer Entfernung aussehen.
Garching – Sie heißt A2744_YD4 und ist die jüngste und entfernteste Galaxie, die je mit dem Radioteleskop Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) beobachtet wurde. Forscher um Nicolas Laporte vom University College London haben die Galaxie nun genauer untersucht und entdeckten überraschend großen Mengen interstellaren Staubs darin. Dieser stammt von einer früheren Sternengeneration.
Durch Nachfolgebeobachtungen mit dem Instrument X-shooter am Very Large Telescope der ESO konnte die große Entfernung zu A2744_YD4 bestätigt werden. Da das Licht für den Weg zu uns sehr lange gebraucht hat, blicken die Forscher auf die Galaxie zu einem Zeitpunkt, als das Universum gerade einmal 600 Millionen Jahre alt war. In dieser Phase haben sich im Universum die ersten Sterne und Galaxien gebildet.
Frühe Explosionen
"Die Entdeckung so großer Mengen Staub ist ein Hinweis darauf, dass bereits sehr früh Supernovae stattgefunden haben", sagt Laporte. Kosmischer Staub besteht hauptsächlich aus Silizium-, Kohlenstoff- und Aluminiumkörnern, die einen Durchmesser von einem Millionstel Zentimeter haben. Die chemischen Elemente in diesen Körnern entstehen innerhalb von Sternen und werden bei deren Tod in den Kosmos gestreut.
Die spektakulärste Weise, auf die das passieren kann, ist eine Supernova – dieses Ende steht kurzlebigen, massereichen Sternen bevor. Heutzutage ist dieser Staub im Überfluss vorhanden und ein entscheidender Baustein für die Entstehung von Sternen, Planeten und komplexen Molekülen. Im frühen Universum – vor dem Tod der ersten Generation an Sternen – kam er jedoch selten vor.
Blick durch Gravitationslinse
Die Beobachtungen der staubhaltigen Galaxie A2744_YD4 waren möglich, da sie hinter einem massereichen Galaxienhaufen namens Abell 2744 liegt. Durch ein Phänomen, das als Gravitationslinseneffekt bezeichnet wird, wirkt der Haufen wie ein riesiges kosmisches "Teleskop" und verstärkt das Licht der entfernteren Galaxie A2744_YD4 um das etwa 1,8-Fache. Bei ihren Beobachtungen entdeckten die Forscher auch, dass die Galaxie durch Emission ionisierten Sauerstoffs leuchtet. Damit handelt es sich um die entfernteste Entdeckung von Sauerstoff im Universum, die den bisherigen Rekord von ALMA aus dem Jahr 2016 übertrifft.
Die Entdeckung von Staub im frühen Universum könnte neue Informationen darüber liefern, wann die ersten heißen Sterne als Supernovae explodierten und das Universum hell erleuchteten. Die Bestimmung des Zeitpunkts der "kosmischen Dämmerung" gilt als heiliger Gral der modernen Astronomie und kann indirekt durch die Untersuchung frühen interstellaren Staubs gelingen. Davon gibt es in A2744_YD4 reichlich: Die Forscher gehen von einer Menge aus, die etwa sechs Millionen Sonnenmassen entspricht. (red, 13.3.2017)