Lassen Sie uns das Licht ausschalten und die Bühne bereiten ... Wir bewegen uns durch den Weltraum und betrachten nicht nur entfernte Galaxien, sondern auch die unglaublich ferne Vergangenheit. Neue Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) zeigen nun, dass diese Überschwemmungen der Sternentstehung möglicherweise viel früher begonnen haben, als sie gedacht hatten.
Nach den neuesten in der heutigen Ausgabe der Zeitschrift veröffentlichten Forschungsergebnissen Natur, und in der Astrophysikalisches JournalForscher haben faszinierende Entdeckungen mit dem neuen internationalen ALMA-Observatorium gemacht, das heute seine Einweihung feiert. Unter seinen vielen Errungenschaften hat ALMA uns einen noch tieferen Einblick in den Weltraum gegeben - und uns alte Galaxien gezeigt, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sein können. Die Beobachtungen dieser Starburst-Galaxien zeigen uns, dass Sterne in einem Rausch aus riesigen Ablagerungen von kosmischem Gas und Staub entstanden sind.
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"Je weiter die Galaxie entfernt ist, desto weiter zurück in die Zeit schaut man. Indem wir ihre Entfernungen messen, können wir eine Zeitleiste zusammenstellen, wie stark das Universum in verschiedenen Stadien seiner 13,7 Milliarden Jahre alten Geschichte neue Sterne geschaffen hat", sagte Joaquin Vieira (California Institute of Technology, USA), der das Team leitete und Hauptautor des Papiers in der Zeitschrift ist Natur.
Wie sind diese Beobachtungen entstanden? Vor ALMA setzte ein internationales Forscherteam das 10-Meter-Südpol-Teleskop (SPT) der US National Science Foundation ein, um diese entfernten Bewohner zu lokalisieren, und suchte sie dann auf, um den „Sternbabyboom“ zu Beginn des Universums genauer zu betrachten Epoche. Was sie fanden, überraschte sie. Anscheinend sind sternbildende Galaxien noch weiter entfernt als bisher vermutet… ihr Ansturm auf die Sternentstehung beginnt vor etwa 12 Milliarden Jahren. In diesem Zeitraum ist das Universum knapp 2 Milliarden Jahre alt und die Explosion der Sternentstehung erfolgt einige Milliarden Jahre früher als von Astronomen angenommen. Die ALMA-Beobachtungen umfassten zwei Galaxien - die „am weitesten entfernten ihrer Art, die jemals gesehen wurden“ -, die eine zusätzliche Offenbarung enthielten. Ihre Entfernung hat nicht nur astronomische Rekorde gebrochen, sondern es wurden auch Wassermoleküle in ihnen nachgewiesen.
Zwei Galaxien sind jedoch nicht die einzige Punktzahl für ALMA. Das Forscherteam nahm 26 Galaxien mit Wellenlängen von etwa drei Millimetern auf. Die extreme Empfindlichkeit dieser Spitzentechnologie nutzt die Messung von Lichtwellenlängen - Wellenlängen, die von den Gasmolekülen der Galaxie erzeugt und durch die Expansion des Universums gedehnt werden. Durch sorgfältiges Messen der „Dehnung“ können Astronomen die Zeit messen, die das Licht benötigt hat, um uns zu erreichen, und seinen Zeitpunkt verfeinern.
"Durch die Empfindlichkeit und den weiten Wellenlängenbereich von ALMA konnten wir unsere Messungen in nur wenigen Minuten pro Galaxie durchführen - etwa hundertmal schneller als zuvor", sagte Axel Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn), der die arbeiten, um die Entfernungen zu den Galaxien zu messen. "Früher war eine solche Messung ein mühsamer Prozess, bei dem Daten sowohl von Teleskopen mit sichtbarem Licht als auch von Radioteleskopen kombiniert wurden."
Zum größten Teil würden die Beobachtungen von ALMA ausreichen, um die Entfernung zu bestimmen, aber das Team hat auch die Daten von ALMA in das Atacama Pathfinder Experiment (APEX) und das Very Large Telescope von ESO für einige ausgewählte Galaxien einbezogen. Gegenwärtig nutzen Astronomen nur einen kleinen Teil der Fähigkeiten von ALMA - nur 16 der 66 massiven Antennen - und konzentrieren sich auf hellere Galaxien. Wenn ALMA voll funktionsfähig ist, kann es noch schwächere Ziele erkennen. Die Forscher ließen jedoch keine Gelegenheit aus und verwendeten Gravitationslinsen, um ihre Ergebnisse zu unterstützen.
"Diese wunderschönen Bilder von ALMA zeigen die Hintergrundgalaxien, die in mehrere Lichtbögen verzogen sind, die als Einsteinringe bekannt sind und die Vordergrundgalaxien umgeben", sagte Yashar Hezaveh (McGill University, Montreal, Kanada), der die Untersuchung der Gravitationslinsen leitete. "Wir verwenden die riesigen Mengen dunkler Materie, die Galaxien auf halber Strecke des Universums umgeben, als kosmische Teleskope, um noch weiter entfernte Galaxien größer und heller erscheinen zu lassen."
Wie hell ist hell? Laut der Pressemitteilung hat die Analyse der Verzerrung gezeigt, dass ein Teil dieser weit entfernten, sternbildenden Galaxien so hell sein kann wie 40 Billionen Sonnen… und dann mithilfe von Gravitationslinsen bis zu 22-mal vergrößert werden kann.
"Bisher wurden bei diesen Wellenlängen im Submillimeterbereich nur wenige Galaxien mit Gravitationslinsen gefunden, aber jetzt haben SPT und ALMA Dutzende von ihnen entdeckt." sagte Carlos De Breuck (ESO), ein Mitglied des Teams. "Diese Art von Wissenschaft wurde früher hauptsächlich bei Wellenlängen mit sichtbarem Licht mit dem Hubble-Weltraumteleskop durchgeführt, aber unsere Ergebnisse zeigen, dass ALMA ein sehr mächtiger neuer Akteur auf diesem Gebiet ist."
"Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie Astronomen aus der ganzen Welt zusammenarbeiten, um eine erstaunliche Entdeckung mit einer hochmodernen Einrichtung zu machen", sagte Teammitglied Daniel Marrone (Universität von Arizona, USA). „Dies ist nur der Anfang für ALMA und für die Untersuchung dieser Starburst-Galaxien. Unser nächster Schritt besteht darin, diese Objekte genauer zu untersuchen und genau herauszufinden, wie und warum sie mit solch erstaunlichen Geschwindigkeiten Sterne bilden. “
Bringen Sie bitte die Hausbeleuchtung wieder auf. Wenn ALMA immer weiter in die Vergangenheit blickt, werden wir uns vielleicht eines Tages selbst fangen ... im Rückblick.
