Forscher haben die bisher am weitesten entfernte, milchstraßenähnliche Galaxie entdeckt. Diese Scheibengalaxie mit dem Namen REBELS-25 scheint so geordnet wie heutige Galaxien, aber wir sehen sie so, wie sie war, als das Universum erst 700 Millionen Jahre alt war. Das ist überraschend, da nach unserem derzeitigen Verständnis der Galaxienbildung solche frühen Galaxien chaotischer erscheinen sollten. Die Rotation und Struktur von REBELS-25 wurden mithilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) entdeckt, an dem die Europäische Südsternwarte (ESO) beteiligt ist.
Die Galaxien, die wir heute sehen, haben sich weit von ihren chaotischen, klumpigen Gegenstücken entfernt, die Astronomen normalerweise im frühen Universum beobachten. „Nach unserem Verständnis der Galaxienbildung erwarten wir, daß die meisten frühen Galaxien klein und chaotisch aussehen“, sagt Jacqueline Hodge, Astronomin an der Universität Leiden in den Niederlanden und Co-Autorin der Studie.
Diese chaotischen, frühen Galaxien verschmelzen miteinander und entwickeln sich dann mit unglaublich langsamer Geschwindigkeit zu glatteren Formen. Aktuelle Theorien legen nahe, daß Milliarden von Jahren der Entwicklung vergangen sein müssen, damit eine Galaxie so geordnet ist wie unsere eigene Milchstraße – eine rotierende Scheibe mit ordentlichen Strukturen wie Spiralarmen. Die Entdeckung von REBELS-25 stellt diesen Zeitrahmen jedoch in Frage.
In der Studie, die zur Veröffentlichung in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society angenommen wurde, fanden Astronomen heraus, daß REBELS-25 die am weitesten entfernte, stark rotierende Scheibengalaxie ist, die jemals entdeckt wurde. Das Licht, das uns von dieser Galaxie erreicht, wurde ausgestrahlt, als das Universum erst 700 Millionen Jahre alt war – gerade einmal fünf Prozent seines heutigen Alters (13,8 Milliarden Jahre) , was die geordnete Rotation von REBELS-25 unerwartet macht. „Eine Galaxie zu sehen, die so stark von Rotation dominiert wird und so große Ähnlichkeiten mit unserer Milchstraße aufweist, stellt unser Verständnis davon in Frage, wie schnell sich Galaxien im frühen Universum zu den geordneten Galaxien des heutigen Kosmos entwickelten“, sagt Lucie Rowland, Doktorandin an der Universität Leiden und Erstautorin der Studie.
REBELS-25 wurde erstmals in früheren Beobachtungen desselben Teams entdeckt, die ebenfalls mit ALMA durchgeführt wurden, das sich in der chilenischen Atacama-Wüste befindet. Damals war es eine aufregende Entdeckung, die Hinweise auf Rotation zeigte, aber die Auflösung der Daten war nicht fein genug, um sicher zu sein. Um die Struktur und Bewegung der Galaxie richtig zu erkennen, führte das Team Folgebeobachtungen mit ALMA mit einer höheren Auflösung durch, die ihren rekordverdächtigen Charakter bestätigten. „ALMA ist das einzige existierende Teleskop mit der Empfindlichkeit und Auflösung, um dies zu erreichen“, sagt Renske Smit, Forscherin an der Liverpool John Moores University in Großbritannien und ebenfalls Co-Autorin der Studie.
Überraschenderweise deuteten die Daten auch auf weiter entwickelte Strukturen hin, die denen der Milchstraße ähneln, wie einen zentralen, länglichen Balken und sogar Spiralarme, obwohl weitere Beobachtungen erforderlich sein werden, um dies zu bestätigen. „Weitere Beweise für weiter entwickelte Strukturen zu finden, wäre eine aufregende Entdeckung, da es sich um die am weitesten entfernte Galaxie mit derartigen Strukturen handeln würde, die bisher beobachtet wurde“, sagt Rowland.
Diese zukünftigen Beobachtungen von REBELS-25 werden zusammen mit anderen Entdeckungen früher rotierender Galaxien möglicherweise unser Verständnis der frühen Galaxienbildung und der Entwicklung des Universums als Ganzes verändern.
Weitere Informationen
Diese Forschung wird in einem Artikel mit dem Titel „REBELS-25: Entdeckung einer dynamisch kalten Scheibengalaxie bei z=7,31“ vorgestellt, der in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erscheinen wird.
Die Beobachtungen wurden im Rahmen des ALMA Large Program REBELS: Reionization Era Bright Emission Lines Survey durchgeführt.
Das Team besteht aus L. E. Rowland (Leiden Observatory, Universität Leiden, Niederlande [Leiden]), J. Hodge (Leiden), R. Bouwens (Leiden), P. M. Piña (Leiden), A. Hygate (Leiden), H. Algera (Astrophysical Science Center, Hiroshima University, Japan [HASC]; National Astronomical Observatory of Japan, Japan), M. Aravena (Núcleo de Astronomía, Facultad de. Ingen). iería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile), R. Bowler (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester, UK), E. da Cunha (International Centre for Radio Astronomy Research, University of Western Australia, Australien; ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions), P. Dayal (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Niederlande), A. Ferrara (Scuola Normale Superiore, Italien [SNS]), T. Herard-Demanche (Leiden), H. Inami (HASC), I. van Leeuwen (Leiden), I. de Looze (Sterrenkundig Observatorium, Universität Gent, Belgien), P. Oesch (Abteilung für Astronomie, Universität Genf, Schweiz; Cosmic Dawn Center, Dänemark), A. Pallottini (SNS), S. Phillips (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK [LJMU]), M. Rybak (Fakultät für Elektrotechnik, Technische Universität Delft, Niederlande; Leiden; Niederländisches Institut für Weltraumforschung, Niederlande), S. Schouws (Leiden), R. Smit (LJMU), L. Sommovigo (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, USA), M. Stefanon (Departament d’Astronomia i Astrofísica, Universitat de València, Spanien; Grupo de Astrofísica Extragaláctica y Cosmología, Universitat de València, Spanien), P. van der Werf (Leiden).
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), eine internationale astronomische Einrichtung, ist eine Partnerschaft zwischen ESO, der amerikanischen National Science Foundation (NSF) und den National Institutes of Natural Sciences (NINS) Japans in Zusammenarbeit mit der Republik Chile. ALMA wird von ESO im Namen seiner Mitgliedsstaaten, von NSF in Zusammenarbeit mit dem National Research Council of Canada (NRC) und dem National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan und von NINS in Zusammenarbeit mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan und dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) finanziert.
ALMA-Bau und -Betrieb werden von ESO im Namen seiner Mitgliedsstaaten geleitet; vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das von Associated Universities, Inc. (AUI) verwaltet wird, im Namen Nordamerikas; und vom National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) im Namen Ostasiens. Das Joint ALMA Observatory (JAO) übernimmt die einheitliche Leitung und Verwaltung des Baus, der Inbetriebnahme und des Betriebs von ALMA. Die Europäische Südsternwarte (ESO) ermöglicht es Wissenschaftlern weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Wohle aller zu lüften.
Wir entwerfen, bauen und betreiben bodengestützte Observatorien von Weltklasse – mit denen Astronomen spannende Fragen angehen und die Faszination der Astronomie verbreiten – und fördern die internationale Zusammenarbeit im Bereich der Astronomie. Die 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründete ESO wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Österreich, Belgien, Tschechien, Dänemark, Frankreich, Finnland, Deutschland, Irland, Italien, die Niederlande, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich) sowie dem Gastgeberland Chile und Australien als strategischen Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO sowie ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während unsere Teleskope in der chilenischen Atacamawüste stehen, einem wunderbaren Ort mit einzigartigen Bedingungen zur Himmelsbeobachtung.
Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und sein Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie VISTA. Ebenfalls auf dem Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Gemeinsam mit internationalen Partnern betreibt die ESO ALMA auf Chajnantor, eine Einrichtung, die den Himmel im Millimeter- und Submillimeterbereich beobachtet. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe des Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.