13 entfernte Galaxien in einer Probe des Himmels gefunden. Bildnachweis: ESO. Klicken um zu vergrößern.
Es ist eines der Hauptziele der Beobachtungskosmologie, die Entstehung und Entwicklung von Galaxien zu verfolgen und mit Vorhersagen aus theoretischen Modellen zu vergleichen. Es ist daher wichtig, so genau wie möglich zu wissen, wie viele Galaxien in verschiedenen Epochen im Universum vorhanden waren.
Das ist leichter zu sagen als zu tun. Wenn das Zählen von Galaxien aus tiefen astronomischen Bildern relativ einfach ist, ist es in der Tat viel schwieriger, ihre Entfernung zu messen - daher die Epoche in der Geschichte des Universums, in der wir sie sehen [1]. Dies erfordert die Aufnahme eines Spektrums der Galaxie und die Messung ihrer Rotverschiebung [2].
Für die schwächsten Galaxien - die wahrscheinlich die am weitesten entfernten und damit die ältesten sind - erfordert dies jedoch viel Beobachtungszeit auf dem größten der Teleskope. Bisher mussten Astronomen daher zunächst die Kandidaten für hochrotverschobene Galaxien sorgfältig auswählen, um den Zeitaufwand für die Entfernungsmessung zu minimieren. Aber es scheint, dass Astronomen dabei zu vorsichtig waren und daher ein falsches Bild von der Galaxienpopulation hatten.
Es wäre besser, in einem bestimmten Fleck des Himmels „einfach“ alle Galaxien zu beobachten, die heller als eine bestimmte Grenze sind. Ein Blick auf jeweils ein Objekt würde eine solche Untersuchung jedoch unmöglich machen.
Um die Herausforderung anzunehmen, verwendete ein Team französischer und italienischer Astronomen [3] das größtmögliche Teleskop mit einem hochspezialisierten, sehr empfindlichen Instrument, das eine sehr große Anzahl von (schwachen) Objekten im entfernten Universum gleichzeitig beobachten kann.
Die Astronomen nutzten den VIsible Multi-Object Spectrograph (VIMOS) auf Melipal, einem der 8,2-m-Teleskope des Very Large Telescope Array von ESO. VIMOS kann die Spektren von etwa 1.000 Galaxien in einer Belichtung beobachten, anhand derer Rotverschiebungen und damit Entfernungen gemessen werden können. Die Möglichkeit, zwei Galaxien gleichzeitig zu beobachten, entspricht der gleichzeitigen Verwendung von zwei VLT-Einheitenteleskopen. VIMOS multipliziert somit die Effizienz des VLT hunderte Male.
Dies ermöglicht es, Beobachtungen in wenigen Stunden durchzuführen, die noch vor wenigen Jahren Monate gedauert hätten. Mit bis zu zehnmal produktiveren Fähigkeiten als konkurrierende Instrumente bietet VIMOS erstmals die Möglichkeit, eine unvoreingenommene Zählung des fernen Universums durchzuführen.
Mit der hohen Effizienz des VIMOS-Instruments nahm das Astronomenteam an der VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) teil, deren Ziel es ist, in einem ausgewählten Bereich des Himmels die Rotverschiebung aller Galaxien zu messen, die heller als die Stärke 24 im roten Bereich sind , Galaxien, die bis zu 16 Millionen schwächer sind als das, was das bloße Auge sehen kann.
In einer Gesamtprobe von etwa 8.000 Galaxien, die nur aufgrund ihrer beobachteten Helligkeit in rotem Licht ausgewählt wurden, wurden in einer Epoche von 1.500 bis 4.500 Millionen Jahren nach dem Urknall fast 1.000 helle und kräftig sternbildende Galaxien entdeckt (Rotverschiebung zwischen 1,4 und 5). .
"Zu unserer Überraschung", sagt Olivier Le F? Vre vom Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (Frankreich) und Co-Leiter des VVDS-Projekts, "ist dies zwei- bis sechsmal höher als bei früheren Arbeiten." Diese Galaxien waren übersehen worden, weil frühere Untersuchungen Objekte viel restriktiver ausgewählt hatten als wir. Und sie haben dies getan, um der viel geringeren Effizienz der vorherigen Instrumentengeneration Rechnung zu tragen. “
Während Beobachtungen und Modelle immer wieder darauf hinweisen, dass das Universum in den ersten Milliarden Jahren der kosmischen Zeit noch nicht viele Sterne gebildet hat, erfordert die Entdeckung der Wissenschaftler eine signifikante Änderung dieses Bildes.
Durch Kombinieren der Spektren aller Galaxien in einem gegebenen Rotverschiebungsbereich (d. H. Zu derselben Epoche gehörend) könnten die Astronomen die Menge des in diesen Galaxien gebildeten Sterns abschätzen. Sie finden heraus, dass sich die Galaxien im jungen Universum in einem Jahr in Sterne verwandeln, die zwischen dem 10- und 100-fachen der Masse unserer Sonne liegen.
„Diese Entdeckung impliziert, dass Galaxien zu Beginn des Universums viel mehr Sterne gebildet haben als bisher angenommen“, erklärt Gianpaolo Vettolani, der andere Co-Leiter des VVDS-Projekts, der bei INAF-IRA in Bologna (Italien) arbeitet. "Diese Beobachtungen erfordern eine gründliche Neubewertung unserer Theorien zur Entstehung und Entwicklung von Galaxien in einem sich verändernden Universum."
Es bleibt nun den Astronomen zu erklären, wie man zu einer Zeit, als das Universum etwa 10 bis 20% seines gegenwärtigen Alters betrug, eine so große Galaxienpopulation erzeugen kann, die mehr Sterne produziert als bisher angenommen.
Originalquelle: ESO-Pressemitteilung
