Babyboom im All

  • 30. January 2014

Die Entwicklung der schwersten Galaxien fand besonders in der Frühzeit des Universums statt.

Galaxien wachsen, indem sich in ihnen weitere Sterne bilden. Diese „Geburtenrate“ war während der Entwicklung des Universums jedoch nicht gleichmäßig: Für besonders schwere Galaxien folgte auf einen frühen Boom kurz nach dem Urknall rasch eine Stagnation, wie ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der Universität Bonn nun herausfand.

Wachstum des Universums

Abb.: Die Grafik zeigt die evolutionäre Sequenz des Wachstums massereicher elliptischer Galaxien über 13 Milliarden Jahre (Bild: NASA /  ESA / S. Toft / A. Karim / A. Feild; zum Vergrößern bitte auf das Bild klicken).

Der Blick in den Nachthimmel zeigt es: Die Sterne sind nicht gleichmäßig verteilt, sondern bilden zahlreiche Galaxien, die zum Teil wie etwa die Andromeda-Galaxie mit dem Fernglas zu erkennen sind. Die Ansammlungen aus Sternen, Planetensystemen sowie Gas- und Staubwolken haben sich seit dem Urknall vor etwa 13,7 Milliarden Jahren jedoch nicht kontinuierlich entwickelt. „Wir sehen im sehr frühen Universum vor zehn bis elf Milliarden Jahren bereits sehr massereiche und kompakte Galaxien, die ihr rapides Wachstum rasch beendet haben“, sagt Alexander Karim vom Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn. Unklar war bislang, wie diese frühen Galaxien entstanden sind und wie sie sich weiterentwickelt haben.

Eine Antwort auf diese Frage gibt nun die Studie eines internationalen Forscherteams. Zur Rekonstruktion der Galaxienentwicklung nutzten die Wissenschaftler die Aufzeichnungen von rund einem Dutzend der weltweit führenden Teleskope einschließlich des Hubble-Weltraumteleskops. Sämtliche Teleskope fokussierten einen bestimmten Himmelsauschnitt: das COSMOS-Feld. „Mit zusätzlichen Teleskop-Messungen konnten wir dort sogar besonders tief ins Verborgene des frühen Universums blicken“, sagt Karim.

Was auf den ersten Blick wie ein wildes Durcheinander verschiedener Himmelstrukturen aussieht, lösten die Forscher in einzelne Bilder auf, die jeweils die Galaxien in einem bestimmten Abstand zur Erde zeigen. Anhand der Teleskopaufzeichnungen untersuchten die Astronomen jeweils die Struktur, die Entfernung und das Alter der Galaxien und ordneten sie verschiedenen Entwicklungsstadien zu.

Dabei zeigte sich, dass es rund eine bis anderthalb Milliarden Jahre nach dem Urknall tatsächlich genügend Galaxien gab, die in der Lage waren, in einer kosmisch kurzen Zeitspanne von ein bis zwei Milliarden Jahren so große Mengen an Sternen zu gebären, dass sie anschließend zu massereichen und kompakten Galaxien anwachsen konnten. Diesen „kosmischen Babyboom“ führen die Astronomen darauf zurück, dass es in der frühen Phase kollisionsreiche Begegnungen jeweils zweier sehr gas- und staubreicher Galaxien gab.

„Während solcher kosmischer Elefantenhochzeiten herrschen ideale Voraussetzungen für die Geburt von Sternen“, erläutert Karim. Auf die Boom-Phase folgte offenbar rasch die Stagnation: Die „Geburtenrate“ in diesen frühen Galaxien ließ stark nach. Doch auch heute noch befinden sich viele dieser nach wie vor größten aller Galaxien im Wachstum. „Diese inzwischen passiv gewordenen großen Galaxien verleiben sich kleinere Galaxien ein und werden durch diese „kosmischen Raubzüge“ immer größer“, sagt Karim.

RFWU / AH

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