Astronomie: Galaxie in Rekord-Entfernung entdeckt

Tausende Stunden durchforsteten Forschende ferne kosmische Regionen, dann stießen sie auf ein auffälliges rotes Leuchten. Es stellte sich als Sternsystem des noch jungen Kosmos heraus – das Licht stammt aus der Zeit nur kurz nach dem Urknall

Es ist nur ein rötlicher Fleck auf den Aufnahmen vom Sternenhimmel – doch es ist das bislang am weitesten entfernte Objekt, das Astronomen je aufgespürt haben: Das Licht der Galaxie HD1 benötigte 13,5 Milliarden Jahre, bis es die Erde erreichte. Damit sehen die Himmelsforschenden das Sternsystem so, wie es gerade einmal gut 300 Millionen Jahre nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren ausgesehen hat. Noch sei unklar, warum HD1 hell genug leuchtet um aus dieser Entfernung überhaupt sichtbar zu sein, schreiben die Forschenden. Sie stellen ihre Erkenntnisse in zwei Studien in den Fachmagazinen „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ und im „Astrophysical Journal“ vor. 

„Fragen über die Natur eines derart weit entfernten Objekts zu beantworten, ist äußerst schwierig“, gesteht Fabio Pacucci vom Harvard Smithsonian Center for Astrophysics in den USA, einer der Entdecker von HD1. Denn die Astronomen empfangen aufgrund der großen Distanz nur sehr wenig Licht von der Galaxie. Überraschend für die Forscher leuchtet HD1 jedoch sehr hell im ultravioletten Licht. „Das lässt sich nur mit hochenergetischen Prozessen erklären, die dort bereits vor Jahrmilliarden stattfanden“, so Pacucci.

Zwei Erklärungen für die Helligkeit der Galaxie

Zwei mögliche Erklärungen präsentieren Pacucci und seine Kollegen. Demnach könnten in HD1 sehr viele Sterne der ersten kosmischen Generation entstehen. Und solche Sterne waren massereicher, heißer und leuchtkräftiger als die Sterne im heutigen Kosmos. „Damit ließe sich also die extreme Helligkeit im Ultraviolett-Bereich erklären“, sagt Pacucci.

Die zweite Erklärung: HD1 beherbergt ein supermassereiches Schwarzes Loch mit etwa 100 Millionen Sonnenmassen. Wenn große Menge an Gas aus der Umgebung in ein solches Schwarzes Loch hineinfallen, entsteht ebenfalls hochenergetische Strahlung. Allerdings wäre es für die Astronomen eine noch größere Überraschung, bereits 300 Millionen Jahre nach dem Urknall ein derart massereiches Schwarzes Loch zu finden. Dessen Entstehung zu erklären, „wäre eine Herausforderung“, so die Wissenschaftler.

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Die Galaxie aufzuspüren war eine Herkulesaufgabe

Die ferne Galaxie aufzuspüren, war eine Herkulesaufgabe für das Team um Pacucci. Insgesamt über 1200 Stunden lang haben die Forscher mit mehreren Teleskopen vom Erdboden und aus dem Weltall ferne kosmische Regionen abgesucht. Über 700 000 Objekte haben Pacucci und seine Kollegen sich genauer angesehen. HD1 verriet sich schließlich durch ihre starke rötliche Farbe: Da das Licht der Galaxie auf ihrem langen Weg zu Erde an der Expansion des Weltalls teilnimmt, strecken sich die Wellenlängen, das Licht wird immer rötlicher.

Beobachtungen mit der Teleskop-Anlage ALMA – dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array – in Chile bestätigten schließlich die große Entfernung: HD1 ist 100 Millionen Lichtjahre weiter von uns entfernt als der bisherige Rekordhalter, die Galaxie GN-z11. Gleichwohl muss der Befund noch unabhängig von anderen Forschern bestätigt werden. Die Astronomen setzen dafür auf das neue James Webb Space Telescope, das zurzeit erste Testaufnahmen liefert und im Sommer seinen wissenschaftlichen Betrieb aufnehmen soll. Wenn sich der Rekord bestätigt, so Pacucci und seine Kollegen, wäre HD1 „ein bemerkenswertes Labor zur Untersuchung des Universums in einer bislang unzugänglichen Epoche.“