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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Die älteste Galaxie des Universums |
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"Die jetzt entdeckte, ca. 15 Milliarden Jahre alte Galaxie hat Sterne zu einer Zeit geformt, als noch die so genannten "dunklen Zeitalter" des Universums vorherrschten. Eine Zeit, als die Galaxien erst begannen, Licht auszusenden", erklärte die Teamleiterin der vorliegenden Studie, Esther Hu, von der University of Hawaii.
Das Astronomenteam veröffentlichte seine Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der "Astrophysical Letters".
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Galaxy Behind the Cluster Abell
Artikel in den "Astrohphysical Letters" (Abstract; A Redshift z = 6.56 Galaxy Behind the Cluster Abell 370). Die Printausgabe erscheint am 1.4.2002. |
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 Artikel in den "Astrohphysical Letters" |
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Die jungen Jahre des Universums |
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Das Universum entstand nach Meinung der allermeisten Astronomen in einem Urknall vor rund 16 Milliarden Jahren. Als das Universum in den kommenden 500 Millionen Jahren expandierte und sich abkühlte, verwandelte sich das Plasma, aus dem das Universum bis dahin bestand, in Atome und neutrale Gase, in erster Linie Wasserstoff und Helium.
In den darauf folgenden 500 Millionen Jahren begannen sich aus dem kalten Gas die ersten Galaxien zu entwickeln. Das damals "dunkle Zeitalter" wurde beendet, als das Licht der jungen Galaxien das umgebende neutrale Gas reionisierten (elektrisch lud) und damit seine Eigenschaften veränderte.
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Eingefangene Hinweise |
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Um Einblicke in jene frühen Phasen des Universums zu bekommen, konzentrieren sich die Astronomen der Universität Hawaii vor allem auf bestimme Wasserstoffemissionslinien, d.h. sie suchen nach dem spektroskopischen Nachweis von Wasserstoff bei bestimmten Wellenlängen.
Ein sicherer Hinweis ist dabei die so genannte Lyman-alpha-Linie, der Nachweis von Wasserstoff bei einer Wellenlänge von 121,6 Nanometern. Diese spezielle Wasserstofflinie gilt als Indiz für die Entstehung neuer Sterne.
Mit dieser Methode und einem 10-Meter-Teleskop konnten die Astronomen schließlich jene 15 Milliarden Jahre alte Galaxie entdecken.
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Galaxien
Galaxien bestehen neben Sternenhaufen auch aus Wasserstoff und Helium. Spiralgalaxien haben Durchmesser zwischen 10.000 und 200.000 Lichtjahren und enthalten bis zu 1000 Mrd. Sonnenmassen. Ferner besitzen sie staub- und gasförmige Materie mit einem Massenanteil zwischen ein und zehn Prozent. Daneben gibt es noch elliptische und irreguläre Formen. Die elliptischen Galaxien zeigen eine starke Abplattung, die irregulären weisen keine spezifische geometrische Gestalt auf.
Der Abstand zwischen zwei Galaxien beträgt bis zu einigen Millionen Lichtjahren. Die von uns aus nächsten Zwerg-Galaxien sind die unregelmäßig geformten Magellanschen Wolken in 180.000 Lichtjahren Entfernung. Der nächste Spiralnebel ist Andromeda in 2,6 Millionen Lichtjahren Entfernung. |
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Mehr zu Galaxien |
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Gravitationslinsen als Lichtverstärker |
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Um auch weniger leuchtende Galaxien und Sterne ausfindig zu machen, verwenden Astronomen so genannte Gravitationslinsen. Besonders kompakte Materieansammlungen im Universum können Licht und Radiowellen so ablenken, dass ein weit entferntes Hintergrundobjekt wie mit einer Linse mehrfach abgebildet wird.
Zum einen tritt dabei eine Vergrößerung des Hintergrundobjekts auf. Dieser Umstand erlaubt es, Objekte, die sich in sehr großen Entfernungen und somit in erheblich früheren Epochen des Universums befinden, im Detail zu untersuchen. Zum anderen sind Abschätzungen der Masseverteilung des ablenkenden Objektes möglich.
Die Forscher der Uni Hawaii benutzten mittels Gravitationslinsen den Sternencluster "Abdell 370" dazu, um das Licht einer dahinter liegenden, weit entfernteren Galaxie zu verstärken. Auf diese Weise entdeckten sie, dass jene Galaxie 15 Milliarden Lichtjahre entfernt war. Das Teleskop fand als Bestätigung eine starke Lyman-alpha-Wasserstoff-Emissionslinie.
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Die Entstehung des Universums
Das Universum hat seinen Ursprung vor etwa 16 Milliarden Jahren im Urknall. Beschreiben lässt sich die Entwicklung des Universums erst ab etwa 10 hoch - 43 Sekunden nach dem Urknall. Zu diesem frühen Zeitpunkt besteht das Universum aus einer "Ursuppe" von Elementarteilchen.
Im Laufe seiner Entwicklung expandierte das Universum bis zu seiner heutigen Größe, dabei bildeten sich die Galaxien, Sterne und Planeten. Während dieses Expansionsprozesses kühlte sich das Universum immer weiter ab. Die kosmische Hintergrundstrahlung, die ihren Ursprung im Urknall hat und an der gesamten thermischen Entwicklung des Universums teilgenommen hat, hat heute eine Temperatur von etwa drei Kelvin. |
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Mehr zur Entstehung des Universums |
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Signifikante Wasserstoffhinweise |
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"Es ist signifikant, dass die Wasserstoff-Emissionslinie eindeutig sichtbar ist", erklärt Peter Capak von der University of Hawaii.
"Wenn nur wenige Galaxien in diesem Bereich Licht abgegeben hätten, dann wäre die Lichtemission vom umgebenden Wasserstoffgas so abgeschwächt worden, dass wir sie wahrscheinlich nicht entdeckt hätten", so der Astronom.
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Bedingungen wie im frühen Universum |
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Die neu entdeckte Galaxie besitzt eine so genannte Rotverschiebung von 6.56. Diese Rotverschiebung korreliert mit einem bestimmten Alter. Das bedeutet in diesem Fall einen 50 Millionen Jahre älteren Wert für die Galaxie, als der Wert, den man aus dem entferntesten Quasar mit einer Rotverschiebung von 6.20 errechnete.
Eine Rotverschiebung bedeutet eine Verschiebung von Spektrallinien einer elektromagnetischen Strahlung zu größeren Wellenlängen, beim Licht also zum roten Ende des sichtbaren Spektrums hin.
Die gemessene Sternenansammlung stellt laut den Hawaii-Astronomen einen Zustand des Universums dar, als dieses ungefähr 780 Millionen Jahre alt war.
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Rotverschiebung
Die wichtigste physikalische Ursache für eine Rotverschiebung ist der Doppler-Effekt bei Lichtquellen, die sich von uns entfernen. Nach der Relativitätstheorie tritt in dem von Sternen ausgestrahlten Licht eine Rotverschiebung auf, weil die Lichtquanten gegen die anziehende Schwerkraft des Sternes Arbeit leisten müssen, folglich Energie verlieren und somit einer Frequenzminderung unterliegen. |
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Eine Galaxie und kein Quasar |
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Die Tatsache, dass es sich bei dem entdeckten Objekt um eine Galaxie und keinen Quasar handelt, ist für die Astronomen ein wesentlicher Punkt. Quasare sind sternförmige Himmelsobjekte, die sich durch eine extrem starke Röntgenstrahlung und nichtperiodische Helligkeitsschwankungen auszeichnen.
Sie sind identisch mit sehr leuchtkräftigen, aktiven Galaxienkernen in kosmologischen Entfernungen und weiter entfernt als die meisten bislang beobachteten Galaxien. Bisherige Analysen lassen den Schluss zu, dass ihre gewaltige Leuchtkraft beim Sturz von Sternen in ein zentrales supermassives Schwarzes Loch freigesetzt wird.
"Die Tatsache, dass das Licht von den weniger helleren Galaxien stammt, bedeutet, dass eine signifikante Häufigkeit früher Sternenentstehung statt gefunden hat", resümiert das Forschungsteammitglied Len Cowie.
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01.01.2010 |
