Massive Sternenbildung im frühen Universum entdeckt

1. April 2012, 18:13
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Europäische Astronomen stellen nur 740 Millionen Jahre nach dem Urknall ungewöhnlich viel Kohlenstoff in junger Galaxie fest

Astronomen haben mit Hilfe von Millimeterwellen-Teleskopen in den französischen Alpen tief in die Vergangenheit unseres Universums geblickt und dabei das bisher am weitesten entfernte massereiche Schwarze Loch entdeckt. Das Team von europäischen Wissenschaftlern kam dem Schwarzen Loch in einer Galaxie auf die Spur, das über ein großes Reservoir an Gas und Staub verfügt - einer Galaxie, deren Licht so lange bis zur Erde unterwegs war, dass wir sie in einem Zustand sehen, den sie lediglich 740 Millionen Jahre nach dem Urknall besaß. Was die Forscher besonders verblüffte: Die Gas- und Staub-Wolken enthielten ungewöhnlich viel Kohlenstoff.

Eine kürzlich durchgeführte Modernisierung des Observatoriums des Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM) hat es den Wissenschaftlern nun erlaubt, das neu entdeckte Reservoir an Gas und Staub in der Galaxie J1120+0641 nachzuweisen. Dass sie erhebliche Mengen an Kohlenstoff festgestellten, kam ziemlich unerwartet, da dieses chemische Element über die Kernfusion von Helium in den Zentren von massereichen Sternen erzeugt wird und erst in der Galaxie verteilt wird, wenn solche Sterne in dramatischen Supernova-Explosionen ihr Leben beenden. Teamleiter Bram Venemans vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg präsentiert die neue Entdeckung am Mittwoch auf dem RAS/AG National Astronomy Meeting in Manchester, Großbritannien (NAM 2012).

Massive Sternenbildung

"Es ist wirklich verblüffend, dass sich eine solche enorme Menge an mit Kohlenstoff angereichertem Gas in diesen frühen Zeiten im Universum bilden konnte. Das Vorhandensein von so viel Kohlenstoff bestätigt, dass es bereits in der kurzen Zeit zwischen dem Urknall und der Phase, in der wir die Galaxie beobachten, massive Sternentstehung gegeben haben muss.", kommentiert Venemans das Ergebnis.

Mit Hilfe der Strahlung des Staubes konnten Venemans und sein Team zeigen, dass die Rate der Sternentstehung in dieser Galaxie diejenige unseres eigenen Milchstraßensystems um einen Faktor 100 übertrifft.

Das Team ist sich sicher, dass erst das IRAM-Upgrade die neue Entdeckung möglich gemacht hat. "In der Tat wären wir noch vor wenigen Jahren nicht in der Lage gewesen, diese Strahlung zu entdecken.", sagt Teammitglied Pierre Cox, Direktor des IRAM.

Warten auf ALMA

Das IRAM befindet sich auf dem 2550 m hohen Plateau de Bure in den französischen Alpen und besteht aus sechs 15-m-Teleskopen, mit denen Strahlung bei Millimeter-Wellenlängen (etwa tausendmal so lang wie sichtbares Licht) entdeckt werden kann. Die IRAM-Teleskope werden in einem so genannten Interferometer zusammengeschaltet, um damit ein viel größeres Teleskop zu simulieren. Dies erlaubt es, tiefer und schärfer ins All zu blicken.

Die Astronomen sind erfreut darüber, dass das Objekt auch von der südlichen Hemisphäre beobachtbar ist, denn in Chile wird gerade das Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) vollendet, das weltweit fortschrittlichste Observatorium dieser Art. Noch heuer könnten es Beobachtungen mit ALMA ermöglichen, eine detaillierte Studie über die Struktur dieser Galaxie durchzuführen, einschließlich der Art und Weise, wie sich Gas und Staub darin bewegen. (red, derstandard.at, 1.4.2012)

  • Das Bild zeigt die Galaxie J1120+0641 (roter Punkt in der Mitte) zu einem Zeitpunkt, als das Universum nur 1/18 seines heutigen Alters hatte.
    foto: eso/ukidss/sdss

    Das Bild zeigt die Galaxie J1120+0641 (roter Punkt in der Mitte) zu einem Zeitpunkt, als das Universum nur 1/18 seines heutigen Alters hatte.

  • Grafische Darstellung der hellen Emission von Kohlenstoff und Staub in der Galaxie rund um das am weitesten entfernte massereiche Schwarze Loch, das wir kennen. Das Kohlenstofflicht wird von der Galaxie im Infrarot-Wellenlängenbereich emittiert (der normalerweise vom Erdboden aus nicht beobachtbar ist).
Durch die Entfernung der Galaxie, die einer Zeit nur 740 Millionen Jahre nach dem Urknall entspricht, ist die Strahlung jedoch aufgrund der Expansion des Universums zu den viel längeren Millimeter-Wellenlängen hin rotverschoben. Diese kann man mit Einrichtungen wie dem IRAM Plateau de Bure Interferometer beobachten.
 
    foto: eso/ukidss/sdss

    Grafische Darstellung der hellen Emission von Kohlenstoff und Staub in der Galaxie rund um das am weitesten entfernte massereiche Schwarze Loch, das wir kennen. Das Kohlenstofflicht wird von der Galaxie im Infrarot-Wellenlängenbereich emittiert (der normalerweise vom Erdboden aus nicht beobachtbar ist).

    Durch die Entfernung der Galaxie, die einer Zeit nur 740 Millionen Jahre nach dem Urknall entspricht, ist die Strahlung jedoch aufgrund der Expansion des Universums zu den viel längeren Millimeter-Wellenlängen hin rotverschoben. Diese kann man mit Einrichtungen wie dem IRAM Plateau de Bure Interferometer beobachten.

     

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