Einblick in die hierarchische Galaxienentstehung

Rund 10 000 neue Sterne entstehen pro Jahr in AzTEC-3, einer Galaxie im jungen Kosmos. Das zeigen Beobachtungen eines internationalen Forscherteams mit der neuen Teleskopanlage ALMA in der chilenischen Atacamawüste. Den Astronomen ist damit ein Blick in die erste Phase der hierarchischen Entstehung von Galaxien und Galaxienhaufen gelungen: Größere Strukturen entstehen Schritt für Schritt durch den Zusammenstoß und die Verschmelzung von kleineren Galaxien. Die extrem hohe Sternentstehungsrate in AzTEC-3 sei nahe am theoretischen Limit, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt „Astrophysical Journal“.

Ein Galaxienhaufen in der Entstehungsphase

„AzTEC-3 durchläuft eine extreme, aber kurzzeitige Phase“, erläutert Dominik Riechers von der Cornell University in Ithaca im US-Bundesstaat New York. „Es ist möglicherweise die heftigste Phase der Galaxienevolution. Sie führt zu einem Niveau der Sternentstehung, das selbst in der kosmischen Frühzeit selten ist.“ AzTEC-3 ist so weit von uns entfernt, dass das Licht des Sternsystems etwa 12,6 Milliarden Jahre für den Weg zur Erde benötigt. Entsprechend sehen die Astronomen die Galaxie so, wie sie vor 12,6 Milliarden Jahren, also etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall, ausgesehen hat.

AzTEC-3 ist von mehreren kleineren Systemen umgeben, die ebenfalls Anzeichen für eine explosionsartige Entstehung neuer Sterne zeigen. Die Sternentstehungsrate in diesen Zwerggalaxien halte sich aber im Vergleich zu AzTEC-3 im normalen Rahmen für diese kosmische Epoche, so Riechers. „Diese Gruppierung von Galaxien repräsentiert einen wichtigen Meilenstein der kosmischen Entwicklung“, so der Forscher. „Wir sehen hier die Bildung eines Galaxienhaufens und die erste Phase der Entstehung einer großen, reifen Galaxie.“

Die Beobachtung der ersten Sterne und Galaxien im jungen Kosmos ist eines der wichtigsten wissenschaftlichen Zielsetzungen von ALMA, dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Die Anlage besteht aus insgesamt 66 Antennen mit sieben bis zwölf Metern Durchmesser. Das Großteleskop steht auf dem 5000 Meter hohen Chajnantor-Plateau in der Atacamawüste in den nordchilenischen Anden. Der zwischen der Infrarotstrahlung und der Radiostrahlung liegende Wellenlängenbereich von ALMA eignet sich besonders gut zur Untersuchung von Regionen, in denen Sterne entstehen.