In etwa 4 Milliarden Jahren schätzen Wissenschaftler, dass die Andromeda- und die Milchstraße-Galaxie voraussichtlich kollidieren werden, basierend auf Daten des Hubble-Weltraumteleskops. Und wenn sie verschmelzen, werden sie eine Supergalaxie hervorbringen, die manche bereits Milkomeda oder Milkdromeda nennen (ich weiß, schrecklich, nicht wahr?). Auch wenn dies nach einem katastrophalen Ereignis klingen mag, sind diese Arten von galaktischen Kollisionen ziemlich häufig auf einer kosmischen Zeitskala.
Wie eine internationale Forschergruppe aus Japan und Kalifornien herausgefunden hat, waren galaktische „Hookups“ im frühen Universum weit verbreitet. Verwendung von Daten aus dem Hubble-Weltraumteleskop und der Subaru-Teleskop Auf Mauna Kea, Hawaii, haben sie entdeckt, dass galaktische Klumpen 1,2 Milliarden Jahre nach dem Urknall durch Verschmelzung zu großen Galaxien heranwuchsen. Als Teil des Hubble-Weltraumteleskops (HST)“ Umfrage zur kosmischen Evolution (COSMOS)“ könnte uns diese Information viel über die Entstehung des frühen Universums verraten.
Frühere Forschungen haben gezeigt, dass das Universum etwa 200 Millionen Jahre nach dem Urknall mit prägalaktischen Klumpen gefüllt war. Diese kalten Gaswolken waren ungefähr hundertmal kleiner und eine Million Mal weniger massereich als moderne Galaxien. Aus diesen Gasklumpen sollen sich die ersten Sterne und Galaxien gebildet haben.
Die Bilder des Subaru-Teleskops/Suprime-Cam zeigen Galaxien des frühen Universums im (UV)-Wellenlängenbereich, von denen einige Doppelkomponentenstrukturen aufweisen. Bildnachweis: Ehime University
Nachdem die ersten kleinen Galaxien entstanden waren, begannen sie miteinander zu verschmelzen und bildeten die größeren Galaxien, die wir heute sehen – d. h. die Hunderte von Milliarden von Sternen enthalten und Tausende von Lichtjahren im Durchmesser messen. Seit einiger Zeit versuchen Wissenschaftler, Galaxien so zu sehen, wie sie im frühen Universum existierten, als sie noch aktiv Sterne bildeten.
Leider war es angesichts der Entfernungen (13 Milliarden Lichtjahre) und der Tatsache, dass die meisten Galaxien im jungen Universum recht klein waren, bisher unmöglich, ein Gefühl für ihre detaillierten Strukturen zu bekommen. Das Forschungsteam – zu dem auch Mitglieder aus Universität Ehime , Universität Nagoya und Universität Tohoku in Japan und den Institut für Weltraumteleskop-Wissenschaft (STScI) und das California Institute of Technology in den USA – nutzten das Subaru-Teleskop und die Erweiterte Kamera für Umfragen (ACS) auf dem Hubble-Weltraumteleskop .
Während das Subaru-Teleskop mit seinem weiten Sichtfeld bei der Lokalisierung von Galaxien im frühen Universum half, wurde die hohe räumliche Auflösung von Hubbles ACS verwendet, um die Details ihrer Formen und inneren Strukturen zu untersuchen. Mit diesem zweigleisigen Ansatz blickte das Team dann 12,6 Milliarden Jahre zurück, etwa 1,2 Milliarden Jahre nach dem Urknall, und stellte etwas sehr Interessantes über die galaktischen Strukturen fest, die sie sahen.
In einem von The Astrophysical Journals veröffentlichten Artikel wies das Team darauf hin, dass von den 54 beobachteten Galaxien 8 Doppelkomponentenstrukturen aufwiesen, was darauf hindeutete, dass sie das Ergebnis der Verschmelzung zweier Galaxien waren. Darüber hinaus fanden sie heraus, dass bei den verbleibenden 46 Galaxien ihre länglichen Formen – sowie eine Korrelation zwischen ihrer Elliptizität und ihrer Größe – darauf hindeuten könnten, dass auch sie Galaxien verschmelzen.
Tabelle, die die Beziehung zwischen Elliptizität und Größe in Galaxien des frühen Universums vom Subaru/HST-Forschungsteam zeigt. Bildnachweis: Ehime University
Nach dem Testen dieser Theorie stellte das Team fest, dass sie tatsächlich richtig waren. In allen Fällen erschienen die Galaxien nur als einzelne Einheiten, weil der Abstand zwischen ihren beiden Bestandteilen so gering war. Diese Theorie wurde bestätigt, als sie nach einem möglichen Zusammenhang zwischen der Größe der Galaxien und ihrem Sternentstehungsniveau suchten. Auch hier erwiesen sie sich als richtig, da die kleineren und enger miteinander verbundenen Galaxien eine höhere Aktivitätsrate zeigten.
All dies deutete darauf hin, dass galaktische Verschmelzungen (oder „Hookups“, um den plumpen Begriff zu verwenden) im frühen Universum weit verbreitet waren. Wie Dr. Nick Z. Scoville – Francis L. Moseley Professor für Astronomie am Caltech und Autor der Studie – Universe Today per E-Mail sagte:
„Diese Arbeit verwendet sehr tiefe Aufnahmen von Hubble und dem Subaru-Teleskop, um eine schöne Korrelation zwischen den Größen und der Ausdehnung von Galaxien herzustellen, als das Universum nur 10 % seines heutigen Alters hatte. Die sehr hochauflösenden Hubble-Bilder werden verwendet, um zu zeigen, dass die Elongation der Galaxienbilder, die in der ultraempfindlichen Subaru-Bildgebung zu sehen sind, auf die Überlappung mehrerer Galaxien zurückzuführen ist. Diese Forschung zeigt deutlich die Prävalenz der Galaxienverschmelzung beim Aufbau der frühesten Galaxien und der Förderung einer schnelleren Sternentstehung.“
Zuvor hatten Astronomen die Angewohnheit zu glauben, dass einzelne Strukturen, die Hubble im frühen Universum beobachtete, tatsächlich einzelne Galaxien waren. Im Gegensatz dazu legt diese Forschung nahe, dass diese kleinen, frühen Galaxien tatsächlich aus zwei oder sogar mehr Galaxien bestanden. Dies wird sicherlich Auswirkungen auf die Erforschung der galaktischen Entstehung und Entwicklung haben, die voraussagt, dass sich kleine Galaxien durch aufeinanderfolgende Verschmelzungen zu den größeren entwickelten, die wir heute kennen.
Ein Hauptspiegelsegment des James-Webb-Weltraumteleskops aus Beryllium. Bildnachweis: NASA/MSFC/David Higginbotham/Emmett Given
Was als nächstes kommt, wird wahrscheinlich auf den Einsatz der nächsten Generation von Weltraumteleskopen warten müssen. Derzeit fällt es Astronomen schwer, Objekte, die so weit von der Erde entfernt sind, klar zu sehen. Aber mit den verbesserten Instrumenten, die in den kommenden Jahren in Betrieb genommen werden, hoffen die Wissenschaftler, den nächsten Sprung machen zu können, der wahrscheinlich die Auflösung der inneren Struktur früher Galaxien beinhalten wird.
Zum Beispiel, wenn die James Webb Weltraumteleskop (JWST) eingesetzt wird, glauben Astronomen, dass sie die Kraft und die räumliche Auflösung haben werden, um noch weiter und mit größerer Klarheit in die Vergangenheit zu sehen. Und wir können erwarten, dass sie viel über die vielen Galaxien zu sagen haben, die sie sehen, die sich Milliarden von Lichtjahren entfernt und Milliarden von Jahren in der Vergangenheit befinden!
Weiterlesen: Nationales Astronomisches Observatorium Japans – Subaru-Teleskop
