Je tiefer du in das Universum schaust, desto weiter kommst du zurück. Manchmal kann man sogar zu tief graben und "junge" Galaxien sehen, die der Milchstraße ähneln, die 12 Milliarden Jahre von uns entfernt liegt.
Eine künstlerische Interpretation des Vorgängers der Milchstraße im frühen Universum. Platziert vor dem Hintergrund eines Quasars, der durch den die Galaxie umgebenden „Superhalo“ von gasförmigem Wasserstoff glitzert.
Die Astronomen scannen alte Objekte des Universums und verstehen, wie unsere Galaxie in ihrer Jugend aussah.
Mithilfe des Atakam-Großmillimeterbereichsgitters (ALMA) konnten Forscher "Abgüsse" von Galaxien wie der unseren finden, als ihre Sternentstehung nur noch an Geschwindigkeit gewann. Dann wuchs das Universum auf 2 Milliarden Jahre. Da Licht Geschwindigkeit hat, bedeutet ein tiefer Blick in den Weltraum, dass Sie buchstäblich in die Vergangenheit blicken und Galaxien bewundern, die 12 Milliarden Jahre von der Erde entfernt sind. Der moderne Kosmos ist 13,8 Milliarden Jahre alt.
Bei der Betrachtung von zwei alten Galaxien im infraroten Wellenlängenbereich stellten die Wissenschaftler fest, dass sie in der frühen Entwicklung Wasserstoffgasscheiben verlängert hatten, die kleineren Bereichen der Sternentstehung im Inneren deutlich überlegen waren. Sie sahen auch rotierende Gas- und Staubscheiben und sich schnell bildende Sterne (bis zu 100 Sonnenmassen pro Jahr). Um die Galaxien ALMA J081740.86 + 135138.2 und ALMA J120110.26 + 211756.2 zu sehen, musste das Licht von zwei Quasaren im Hintergrund verwendet werden. Dies sind supermassereiche Schwarze Löcher, umgeben von hellen Akkretionsscheiben. Sie gelten als Zentren aktiver Galaxien.
Kompositionsbild einer jungen Galaxie ähnlich der Milchstraße in einer Entfernung von 12 Milliarden Lichtjahren sowie eines Hintergrundquasars in einer Entfernung von 12,5 Milliarden Lichtjahren.
Normalerweise ist es schwierig, Galaxien vor einem Quasar zu betrachten, da die Quasare sehr hell und die junge Galaxie schwach ist. Aber ALMA war in der Lage, das Infrarotlicht des ionisierten Kohlenstoffs von Galaxien, das von selbst scheint, sowie die Silhouette von Wasserstoff im Schein von Quasaren zu verfolgen. Kohlenstoff, der Licht mit einer Wellenlänge von 158 Mikrometern (im fernen Infrarotbereich) emittiert, charakterisiert die Struktur jeder Galaxie, und die Emissionen von Infrarotlicht aus Staub zeigen Bereiche der Sternentstehung.
Leuchtender Kohlenstoff gab auch Hinweise auf die Struktur von Galaxien. Es stellte sich heraus, dass er von Wasserstoffgas abwich, das ursprünglich von Astronomen gesehen wurde. Dies bedeutet, dass sich galaktische Gase weit von einer dichten Kohlenstoffregion erstrecken, was darauf hinweist, dass jede Galaxie mit einem großen Wasserstoffhalo ausgestattet ist.
Unter Berücksichtigung der Vordergrundobjekte „erwarteten wir einen schwachen Ausbruch direkt über dem Quasar und bemerkten stattdessen helle Galaxien in großer Entfernung vom Quasar“, sagte der Astrophysiker J. Xavier Prohaska von der University of California (Santa Cruz). Die Daten zeigten auch, dass junge Galaxien bereits begonnen haben, sich zu drehen, und dies ist ein Zeichen für Spiralgalaxien wie der Milchstraße.
Die Suche nach solchen frühen Galaxien begann im Jahr 2003, als Prohaska an der Idee arbeitete, die Spektren von Quasaren und die Wellenlängen des Lichts, das sie emittieren, zu nutzen, um sie im Vordergrund der Galaxie zu finden. Diese Methode wird Lyman-Alpha-gedämpfte Systeme genannt, da Wasserstoffgas bestimmte Wellenlängen des Lichts vom Quasar blockiert und das Vorhandensein und die Ausdehnung des Gases aufdeckt.
"ALMA half bei der Lösung einer mehrjährigen Debatte über die Entstehung von Galaxien", sagt Chris Carilli, Astronom am National Radio Astronomy Observatory in Socorro, New Mexico. "Es stellte sich heraus, dass einige sehr frühe Galaxien Lichthöfe haben, die sich viel stärker ausdehnen als bisher angenommen", sagte er und fügte hinzu, dass diese Lichthöfe "zukünftiges Material für das Wachstum der Galaxie darstellen könnten."
