ALMA findet das am weitesten entfernte Ebenbild der Milchstraße

ALMA findet das am weitesten entfernte Ebenbild der Milchstraße

Physik-News vom 12.08.2020

Astronomen haben mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) eine extrem weit entfernte und daher sehr junge Galaxie entdeckt, die unserer Milchstraße überraschend ähnlich sieht. Die Galaxie ist so weit entfernt, dass ihr Licht mehr als 12 Milliarden Jahre gebraucht hat, um uns zu erreichen: Wir sehen sie so, wie sie war, als das Universum gerade 1,4 Milliarden Jahre alt war. Außerdem ist sie überraschend wenig chaotisch und widerspricht den Theorien, dass alle Galaxien im frühen Universum turbulent und instabil waren. Diese unerwartete Entdeckung stellt unser Verständnis der Entstehung von Galaxien infrage und gibt uns neue Einblicke in die Vergangenheit unseres Universums.

„Dieses Ergebnis stellt einen Durchbruch auf dem Gebiet der Galaxienentstehung dar und zeigt, dass die Strukturen, die wir in nahen Spiralgalaxien und in unserer Milchstraße beobachten, bereits vor 12 Milliarden Jahren vorhanden waren“, sagt Francesca Rizzo, Doktorandin vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Deutschland, die die heute in Nature veröffentlichte Forschungsarbeit leitete. Die von den Astronomen untersuchte Galaxie mit der Bezeichnung SPT0418-47 scheint zwar keine Spiralarme zu haben, weist aber mindestens zwei für unsere Milchstraße typische Merkmale auf: eine rotierende Scheibe und einen Bulge, die große Ansammlung von Sternen, die dicht um das galaktische Zentrum gepackt sind. Dies ist das erste Mal in der Geschichte des Universums, dass ein Bulge so früh in der Geschichte des Universums beobachtet wurde, so dass SPT0418-47 das am weitesten entfernte Ebenbild der Milchstraße ist.


Ansicht von SPT0418-47 durch eine Gravitationslinse.

Publikation:


F. Rizzo et al.
A dynamically cold disk galaxy in the early Universe
Nature

DOI: 10.1038/s41586-020-2572-6



„Die große Überraschung war die Feststellung, dass diese Galaxie tatsächlich nahen Galaxien recht ähnlich ist, was den Erwartungen aus den Modellen und früheren, weniger detaillierten Beobachtungen widerspricht“, sagt Co-Autor Filippo Fraternali vom Astronomischen Institut Kapteyn der Universität Groningen in den Niederlanden. Im frühen Universum befanden sich junge Galaxien noch im Entstehungsprozess. Daher erwarteten die Forscher, dass sie chaotisch sind und nicht die ausgeprägten Strukturen aufweisen, die für entwickeltere Galaxien wie die Milchstraße typisch sind.

Die Untersuchung entfernter Galaxien wie SPT0418-47 ist grundlegend für unser Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Galaxien. Diese Galaxie ist so weit entfernt, dass wir sie sehen, als das Universum nur 10 % seines heutigen Alters hatte, weil ihr Licht 12 Milliarden Jahre brauchte, um die Erde zu erreichen. Wenn wir sie studieren, gehen wir in eine Zeit zurück, in der diese Baby-Galaxien erst am Anfang ihrer Entwicklung standen.


Astronomen haben mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), an dem die Europäische Südsternwarte (ESO) beteiligt ist, eine extrem weit entfernte und daher sehr junge Galaxie entdeckt, die unserer Milchstraße überraschend ähnlich sieht. Das Licht der Galaxie, SPT0418-47, wird von einer nahen Galaxie gravitativ verzerrt und erscheint am Himmel als nahezu perfekter Lichtkranz. Das Forschungsteam rekonstruierte die wahre Form der entfernten Galaxie, die hier gezeigt wird, und die Bewegung ihres Gases aus den ALMA-Daten mit Hilfe einer neuen computergestützten Modellierungstechnik.

Da diese Galaxien so weit entfernt sind, sind detaillierte Beobachtungen selbst mit den leistungsfähigsten Teleskopen fast unmöglich, da die Galaxien klein und lichtschwach erscheinen. Das Team überwand dieses Hindernis, indem es eine nahe Galaxie als starkes Vergrößerungsglas benutzte - ein Effekt, der als Gravitationslinse bekannt ist und ALMA erlaubt, in die ferne Vergangenheit in noch nie dagewesener Detailgenauigkeit zu blicken. Bei diesem Effekt verzerrt und krümmt die Gravitationskraft der nahen Galaxie das Licht der fernen Galaxie und lässt sie verzerrt und vergrößert erscheinen.

Die gravitativ vergrößerte, entfernte Galaxie erscheint dank ihrer nahezu exakten Ausrichtung als ein nahezu perfekter Lichtkranz um die nahe Galaxie. Die Forschungsgruppe rekonstruierte die wahre Form der fernen Galaxie und die Bewegung ihres Gases aus den ALMA-Daten mit Hilfe einer neuen computergestützten Modellierungstechnik. „Als ich das rekonstruierte Bild von SPT0418-47 zum ersten Mal sah, konnte ich es nicht glauben: Eine Schatztruhe öffnete sich“, sagt Rizzo.





Diese schematische Animation zeigt, wie das Licht einer entfernten Galaxie durch die Gravitationseffekte einer Vordergrundgalaxie verzerrt wird, die wie eine Linse wirkt und die entfernte Quelle verzerrt, aber vergrößert erscheinen lässt und charakteristische Lichtringe bildet, die als Einsteinringe bekannt sind. Dieser Effekt hat es Astronomen ermöglicht, die entfernte Galaxie SPT0418-47 (die in den ALMA-Bildern als goldener Ring erscheint) detaillierter zu sehen, als dies sonst möglich gewesen wäre. Die Vordergrundgalaxie ist in den ALMA-Bildern von SPT0418-47 nicht sichtbar, da sie bei den verwendeten Wellenlängen zu schwach ist. Die blaue Farbe, die in diesem Schema zur Darstellung dieser Vordergrundgalaxie verwendet wird, ist künstlich.

„Was wir gefunden haben, war ziemlich rätselhaft; obwohl sich Sterne mit hoher Geschwindigkeit bilden und daher hochenergetische Prozesse ablaufen, ist SPT0418-47 die am stärksten geordnete Galaxienscheibe, die je im frühen Universum beobachtet wurde“, erklärt Mitautorin Simona Vegetti, ebenfalls vom Max-Planck-Institut für Astrophysik. „Dieses Ergebnis ist ziemlich unerwartet und hat wichtige Auswirkungen darauf, wie sich nach unseren Vorstellungen Galaxien entwickeln.“ Die Astronomen merken jedoch an, dass SPT0418-47 zwar eine Scheibe und andere Merkmale aufweist, die denen der heutigen Spiralgalaxien ähneln, aber sie erwarten, dass sie sich zu einer Galaxie entwickeln wird, die sich von der Milchstraße sehr unterscheidet. Sie reiht sich dann in die Klasse der elliptischen Galaxien ein, einer anderen Art von Galaxien, die neben den Spiralgalaxien heute das Universum bevölkern.

Diese unerwartete Entdeckung deutet darauf hin, dass das frühe Universum vielleicht nicht so chaotisch ist, wie man einst glaubte, und wirft viele Fragen darüber auf, wie sich eine gut geordnete Galaxie so kurz nach dem Urknall gebildet haben konnte. Diese ALMA-Entdeckung folgt auf die im Mai angekündigte Entdeckung einer massereichen rotierenden Scheibe, die in ähnlicher Entfernung gesehen wurde. SPT0418-47 kann dank des Linseneffekts in feineren Details beobachtet werden und hat zusätzlich zu einer Scheibe einen Bulge, was sie unserer heutigen Milchstraße noch ähnlicher macht als die zuvor beobachtete Galaxie.



Zukünftige Studien, auch mit dem Extremely Large Telescope der ESO, werden versuchen, herauszufinden, wie typisch diese „Baby“-Scheibengalaxien wirklich sind und ob sie im Allgemeinen weniger chaotisch sind als vorhergesagt. Dies eröffnet den Astronomen neue Wege, um herauszufinden, wie sich Galaxien entwickelt haben.

Diese Newsmeldung wurde mit Material des Max-Planck-Institut für Astronomie via Informationsdienst Wissenschaft erstellt



   26 Meldungen
23.11.2020
Galaxien - Milchstraße
Stammbaum der Milchstraße
Galaxien wie die Milchstraße sind durch das Verschmelzen von kleineren Vorgängergalaxien entstanden.
21.10.2020
Milchstraße - Teilchenphysik
Atomarer Wasserstoff als archäologischer Nachweis für die Geschichte der Milchstraße
Eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Juan Soler vom MPIA hat ein komplexes Netzwerk aus Filamenten aus atomarem Wasserstoffgas gefunden, das die Milchstraße durchdringt.
28.09.2020
Milchstraße - Sterne
Treffen der Generationen im Herzen der Galaxis
Das Zentrum unserer Heimatgalaxie gehört zu den sternreichsten Gebieten des bekannten Universums.
12.08.2020
Galaxien - Milchstraße
ALMA findet das am weitesten entfernte Ebenbild der Milchstraße
Astronomen haben mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) eine extrem weit entfernte und daher sehr junge Galaxie entdeckt, die unserer Milchstraße überraschend ähnlich sieht.
27.07.2020
Milchstraße - Sterne - Astrophysik
RAVE: Mehr als ein Jahrzehnt lang Untersuchung der Bewegung von Sternen in der Milchstraße
Wie bewegen sich die Sterne in unserer Milchstraße? Mehr als ein Jahrzehnt lang untersuchte RAVE, eine der ersten und größten systematischen spektroskopischen Himmelsdurchmusterungen, die Bewegung von Sternen in der Milchstraße.
06.05.2020
Milchstraße - Schwarze_Löcher
ESO-Instrument entdeckt erdnächstes Schwarzes Loch
Eine Gruppe von Astronomen der Europäischen Südsternwarte (ESO) und anderer Institute hat ein Schwarzes Loch entdeckt, das nur 1000 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt.
21.01.2019
Milchstraße - Schwarze_Löcher
Lüftung des Schleiers um das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße
Die erstmaligen Kombination des besonders empfindlichen ALMA-Radioteleskops (in Chile) in ein globales Teleskopnetzwerk zeigt, dass die Radiostrahlung des massiven Schwarzen Loches Sagittarius A* (Sgr A*) im Zentrum unserer Milchstraße aus einem wesentlich kleineren Bereich stammt als bisher angenommen.
13.09.2018
Milchstraße - Sterne
Die Geburtsstätten der Sterne in unserer Milchstraße
Ein Team internationaler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter der Leitung von Ivan Minchev am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat einen Weg gefunden, die Geburtsorte von Sternen in unserer Galaxie zu ermitteln.
24.05.2018
Milchstraße - Schwarze_Löcher - Astrophysik
APEX wirft einen Blick ins Herz der Finsternis
Das APEX-Teleskop in Chile wurde mit speziellen Zusatzgeräten technisch aufgerüstet, um interferometrische Beobachtungen bei einer Wellenlänge von nur 1,3 mm durchzuführen.
26.02.2018
Milchstraße - Sterne
Sterne am Rande der Milchstraße - Kosmische Eindringlinge oder Opfer galaktischer Vertreibung?
Astronomen haben eine kleine Population von Sternen im Halo der Milchstraße untersucht und dabei festgestellt, dass ihre chemische Zusammensetzung derjenigen der galaktischen Scheibe nahe kommt.
20.11.2017
Milchstraße - Kometen_und_Asteroiden
ESO-Beobachtungen zeigen: Erster interstellarer Asteroid mit nichts vergleichbar, was wir kennen
Zum ersten Mal haben Astronomen in unserem Sonnensystem einen Asteroiden untersucht, der aus dem interstellaren Raum stammt.
03.11.2017
Milchstraße - Sterne
ALMA entdeckt kalten Staub um nächstgelegenen Stern
Astronomen haben mit dem ALMA-Observatorium in Chile kalten Staub um unseren nächsten Nachbarstern Proxima Centauri entdeckt.
12.10.2017
Milchstraße
Die ferne Seite der Milchstraße
Astronomen vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und vom amerikanischen Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics haben mit dem „Very Long Baseline Array“ die Entfernung zu einem Sternentstehungsgebiet vermessen, das sich jenseits des Galaktischen Zentrums auf der anderen Seite der Milchstraße befindet.
13.10.2016
Milchstraße - Sterne
Wie das Herz der Milchstraße vor Urzeiten entstand
Im Zentrum der Milchstraße wurden zum ersten Mal sehr alte Sterne des Typs RR Lyrae entdeckt.
08.09.2016
Galaxien - Milchstraße
Astronomen entdecken einzigartiges Relikt aus der frühen Phase der Milchstraße
Ein internationales Astronomenteam hat ein bisher einzigartiges Relikt aus der Anfangsphase der Milchstraße enttarnt, das Sterne völlig unterschiedlichen Alters beherbergt.
16.12.2015
Milchstraße - Astrophysik
Der Effelsberg-Bonn HI Survey
Bonner Astronomen haben einen wissenschaftlichen Meilenstein gesetzt. Mit einem der größten Radioteleskope, dem 100-m-Teleskop in Effelsberg, wurde der komplette Nordhimmel in der 21-cm-Spektrallinie des neutralen Wasserstoffs (HI) vermessen.
03.12.2015
Milchstraße - Schwarze_Löcher
Tief ins Herz der Milchstraße
Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie hat Radioteleskope zu einem globalen Netzwerk verbunden, um so die Magnetfeldstruktur in der unmittelbaren Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs in unserer Milchstraße zu erfassen.
23.11.2015
Milchstraße - Sterne
Der heißeste weiße Zwergstern der Galaxis
Astronomen der Universitäten Tübingen und Potsdam orten sterbenden Stern sowie intergalaktisches Gas, das in die Milchstraße stürzt
16.11.2015
Milchstraße - Physikdidaktik
In einer anderen Dimension: Milchstraße neu in 3D
Mithilfe neuester technischer Methoden hat ein internationales AstronomInnenteam unter Beteiligung von João Alves von der Universität Wien erstmals Daten des ESA-Satelliten "Hipparcos" in 3D visualisiert und im Fachjournal "Astronomy & Astrophysics" veröffentlicht.
09.11.2015
Milchstraße - Astrophysik
VISTA entdeckt neue Komponente der Milchstraße
Astronomen haben mit dem VISTA-Teleskop am Paranal-Observatorium der ESO einen bisher unbekannten Teil der Milchstraße entdeckt.
24.04.2015
Milchstraße - Astrophysik
Die Vermessung der Milchstraße
Wenn es um die Masse der Milchstraße geht, versagten bisher alle Messmethoden. Abschätzungen des Gewichts unserer Heimatgalaxie schwankten um 400 Prozent.
28.03.2015
Milchstraße - Schwarze_Löcher
Bislang bester Blick auf Staubwolke, die am Schwarzen Loch im Zentrum der Milchs
Im Mai 2014 kam sich die staubhaltige Gaswolke G2 dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße so nah wie nie zuvor
28.03.2015
Milchstraße - Sterne - Physikgeschichte
Rätselhafte Explosion aus dem 17. Jahrhundert durch Sternkarambolage erklärt
Das APEX-Teleskop konnte zeigen, dass ein "neuer" Stern, den europäische Astronomen im Jahr 1670 aufleuchten sahen, keine gewöhnliche Nova darstellte
10.02.2015
Milchstraße - Teilchenphysik
Dunkle Materie im Zentrum unserer Milchstraße
Eine mysteriöse Form von Materie durchzieht unser Universum. Sie ist etwa fünf Mal häufiger als die sichtbare Materie, jedoch von nach wie vor von unbekannter, „dunkler“ Natur.
12.09.2013
Milchstraße
Die Erdnuss im Herzen unserer Galaxie
Astronomen haben die bisher beste dreidimensionale Karte des Zentralbereichs unserer Milchstraße erstellt.
04.09.2013
Milchstraße - Astrophysik
Bizzare Anordnung planetarischer Nebel
Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (Garching)

News der letzten 7 Tage     7 Meldungen


25.11.2020
Astrophysik - Biophysik
Gesund bis zum Mars
Tübinger Wissenschaftlerin untersucht mit internationalem Weltraumforschungsteam die Einflüsse der Raumfahrt auf den menschlichen Körper.
23.11.2020
Galaxien - Milchstraße
Stammbaum der Milchstraße
Galaxien wie die Milchstraße sind durch das Verschmelzen von kleineren Vorgängergalaxien entstanden.
23.11.2020
Quantenphysik
Nanodiamanten vollständig integriert kontrollieren
Physikerinnen und Physikern ist es gelungen, Nanodiamanten vollständig in nanophotonischen Schaltkreisen zu integrieren und gleichzeitig mehrere dieser Nanodiamanten optisch zu adressieren. Die Studie schafft Grundlagen für zukünftige Anwendungen im Bereich der Quantensensorik oder Quanteninformationsverarbeitung.
25.11.2020
Sterne - Teilchenphysik
Der Sonne ein Stück näher
Der Borexino-Kollaboration, an der auch Wissenschaftler der TU Dresden beteiligt sind, ist es nach über 80 Jahren gelungen, den Bethe-Weizsäcker-Zyklus experimentell zu bestätigen.
19.11.2020
Sterne - Astrophysik - Physikgeschichte
Entfernungen von Sternen
1838 gewann Friedrich Wilhelm Bessel das Wettrennen um die Messung der ersten Entfernung zu einem anderen Stern mit Hilfe der trigonometrischen Parallaxe - und legte damit die erste Entfernungsskala des Universums fest.
19.11.2020
Plasmaphysik - Quantenoptik
Was Sterne zum Leuchten bringt
Internationales Forschungsteam der Universitäten in Berkeley, Madrid und Jena sowie des Institut Polytechnique de Paris beobachtet in Laborversuchen nichtlineare Ionisationsvorgänge in heißen dichten Plasmen.
19.11.2020
Elektrodynamik - Teilchenphysik
Einbahnstraße für Elektronen
Ein internationales Wissenschaftlerteam hat experimentell beobachtet, dass konischen Durchschneidungen - ein quantenmechanisches Phänomen - für einen ultraschnellen, gerichteten Energietransport zwischen benachbarten Molekülen eines Nanomaterials sorgen.