Mit dem Hubble-Weltraumteleskop und dem Very Large Telescope (VLT) haben Astronomen zurückgeschaut, um die bisher am weitesten entfernte Galaxie zu finden. "Wir beobachten eine Galaxie, die im Wesentlichen existierte, als das Universum erst etwa 600 Millionen Jahre alt war, und wir betrachten diese Galaxie - und das Universum - vor 13,1 Milliarden Jahren", sagte Dr. Matt Lehnert vom Observatoire de Paris, der ist der Hauptautor eines neuen Papiers in Nature. „Die Bedingungen waren damals ganz anders. Das Grundbild, in das diese Entdeckung eingebettet ist, ist, dass dies die Epoche ist, in der das Universum von weitgehend neutral zu im Grunde ionisiert überging. “
Lehnert und ein internationales Team verwendeten das VLT, um Follow-up-Beobachtungen der Galaxie - UDFy-38135539 genannt - durchzuführen, die Hubble-Beobachtungen im Jahr 2009 ergeben hatten. Die Astronomen analysierten das sehr schwache Leuchten der Galaxie, um ihre Entfernung und ihr Alter zu messen. Dies ist die erste bestätigte Beobachtung einer Galaxie, deren Licht aus der Reionisierung des Universums hervorgeht.
Die Reionisierungsperiode ist ungefähr die weiteste Zeit zurück, die Astronomen beobachten können. Der Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren schuf ein heißes, trübes Universum. Etwa 400.000 Jahre später kühlten sich die Temperaturen ab, Elektronen und Protonen schlossen sich zu neutralem Wasserstoff zusammen und die Dunkelheit klärte sich. Einige Zeit vor 1 Milliarde Jahren nach dem Urknall begann neutraler Wasserstoff in den ersten Galaxien Sterne zu bilden, die Energie ausstrahlten und den Wasserstoff wieder in ionisierten Zustand umwandelten. Obwohl dies nicht die dicke Plasmasuppe der früheren Zeit unmittelbar nach dem Urknall war, begann diese Galaxienformation die Reionisierungsepoche und löschte den undurchsichtigen Wasserstoffnebel, der zu dieser frühen Zeit den Kosmos füllte.
"Die gesamte Geschichte des Universums stammt aus der Reionisierung", sagte Lehnert während einer Online-Pressekonferenz. „Die dunkle Materie, die das Universum durchdringt, begann das Gas mit sich zu ziehen und bildete die ersten Galaxien. Als sich die Galaxien zu bilden begannen, reionisierte es das Universum. “
UDFy-38135539 ist etwa 100 Millionen Lichtjahre weiter entfernt als das bisher am weitesten entfernte Objekt, ein Gammastrahlenausbruch.
Das Studium dieser ersten Galaxien sei äußerst schwierig, sagte Lehnert, da das schwache Licht hauptsächlich in den infraroten Teil des Spektrums fällt, da seine Wellenlänge durch die Expansion des Universums gedehnt wurde - ein Effekt, der als Rotverschiebung bekannt ist. In der Zeit von weniger als einer Milliarde Jahren nach dem Urknall absorbierte der Wasserstoffnebel, der das Universum durchdrang, das heftige ultraviolette Licht junger Galaxien.
Die neue Weitfeldkamera 3 des Hubble-Weltraumteleskops der NASA / ESA entdeckte 2009 mehrere Kandidatenobjekte. Mit 16 Stunden Beobachtungen mit dem VLT konnte das Team das sehr schwache Leuchten von Wasserstoff bei einer Rotverschiebung von erkennen 8.6.
Das Team verwendete das infrarotspektroskopische Instrument SINFONI für die VLT und eine sehr lange Belichtungszeit.
"Die Messung der Rotverschiebung der bislang am weitesten entfernten Galaxie ist an sich schon sehr aufregend", sagte Co-Autorin Nicole Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale), "aber die astrophysikalischen Auswirkungen dieser Erkennung sind noch wichtiger. Dies ist das erste Mal, dass wir sicher wissen, dass wir eine der Galaxien betrachten, die den Nebel beseitigt haben, der das sehr frühe Universum gefüllt hat. “
Eines der überraschenden Dinge an dieser Entdeckung ist, dass das Leuchten von UDFy-38135539 allein nicht stark genug zu sein scheint, um den Wasserstoffnebel zu beseitigen. "Es muss andere Galaxien geben, wahrscheinlich schwächere und weniger massive Begleiter von UDFy-38135539 in der Nähe", sagte Co-Autor Mark Swinbank von der Durham University, "die auch dazu beigetragen haben, den Raum um die Galaxie transparent zu machen. Ohne diese zusätzliche Hilfe wäre das Licht der Galaxie, egal wie brillant es auch sein mag, im umgebenden Wasserstoffnebel gefangen gewesen, und wir hätten es nicht erkennen können. “
Quellen: ESO, Pressekonferenz
