Die am weitesten entfernte und damit früheste rotierende Scheibengalaxie, die je entdeckt wurde, hat Astronomen überrascht und könnte unsere Theorien zur galaktischen Evolution in Frage stellen. Sie scheint nicht nur zu früh im Kosmos zu existieren, um sich stark zu drehen, sondern zeigt auch Hinweise auf Spiralarme, die hochentwickelten „modernen“ Galaxien wie unserer eigenen Milchstraße ähneln.
Die Galaxie mit der Bezeichnung REBELS-25 ist so zu sehen, wie sie nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall aussah, zu einer Zeit, als Astronomen davon ausgingen, dass Galaxien klein und chaotisch sind. Diese rebellische Galaxie macht ihrem Namen alle Ehre und widersetzt sich diesem Trend, indem sie nicht chaotisch, sondern geordnet erscheint.
REBELS-25 wurde von einem Astronomenteam entdeckt, das das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) nutzte, ein Netzwerk von 66 Radioteleskopen in der Atacama-Wüste in Nordchile.
Die Galaxie REBELS-25, die am weitesten entfernte und früheste rotierende Scheibengalaxie, die je gesehen wurde. (Bildnachweis: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al.)
„Nach unserem Verständnis der Galaxienentstehung erwarten wir, dass die meisten frühen Galaxien klein sind und unordentlich aussehen“, sagte Jacqueline Hodge, Astronomin an der Universität Leiden in den Niederlanden, in einer Erklärung des Teams.
Ein aufgeräumter junger Rebell
Moderne Galaxien wie die Milchstraße im 13,8 Milliarden Jahre alten Universum hatten Milliarden von Jahren Zeit, um charakteristische Formen und Merkmale zu entwickeln, wie z. B. die auffälligen Spiralarme.
Im frühen Universum, bevor diese Zeit für die Organisation zur Verfügung stand, erwarten die Astronomen unordentliche und klumpige Galaxien. Es wird angenommen, dass diese frühen Galaxien die Form der heutigen Galaxien im Laufe von Milliarden von Jahren entwickelt haben, als sie in eine Reihe von Kollisionen und Verschmelzungen verwickelt waren und Merkmale wie Scheibenformen und Spiralarme unglaublich langsam entwickelten.
Die Entdeckung von REBELS-25, als das Universum gerade einmal 5 % seines heutigen Alters hatte, stellt diese Zeitskala in Frage.
„Eine Galaxie mit solchen Ähnlichkeiten zu unserer eigenen Milchstraße zu sehen, die stark rotationsdominiert ist, stellt unser Verständnis davon in Frage, wie schnell sich Galaxien im frühen Universum zu den geordneten Galaxien des heutigen Kosmos entwickeln“, sagte die Leiterin des Studienteams Lucie Rowland, ebenfalls von der Universität Leiden, in derselben Erklärung.
Die Bewegung des kalten Gases in der REBELS-25-Galaxie, wie mit ALMA beobachtet. Die blaue Färbung zeigt die Bewegung zur Erde hin an, die rote die Bewegung von der Erde weg, wobei ein dunklerer Farbton eine schnellere Bewegung anzeigt. In diesem Fall zeigt die rot-blaue Teilung des Bildes deutlich, dass das Objekt rotiert, was REBELS-25 zur entferntesten rotierenden Scheibengalaxie macht, die je entdeckt wurde. (Bildnachweis: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al.)
Als die Astronomen REBELS-25 zum ersten Mal mit ALMA entdeckten, galt die Galaxie bereits als faszinierend, da sie Anzeichen einer Rotation zeigte. Diese erste Untersuchung war jedoch nicht hoch genug aufgelöst, um zu bestätigen, dass es sich tatsächlich um die am weitesten entfernte, stark rotierende Galaxie handelt, die je gesehen wurde.
Um die Struktur und Bewegung dieser frühen Galaxie genauer aufzudecken, untersuchte das Team sie weiter mit ALMA, diesmal jedoch mit einer höheren Auflösung. Dies zeigte, dass sich Gas in REBELS-25 sowohl auf die Erde zu als auch von ihr weg bewegt. Dies ist aufgrund eines Phänomens namens Blau- und Rotverschiebung möglich.
Wenn sich eine Lichtquelle auf die Erde zubewegt, wird die Wellenlänge dieses Lichts komprimiert. Dadurch wird das Licht in Richtung des kurzwelligen „blauen Endes“ des elektromagnetischen Spektrums „verschoben“. Eine Lichtquelle, die sich auf uns zubewegt, ist also „blauverschoben“. Bewegt sich eine Lichtquelle dagegen von uns weg, wird die Wellenlänge des von ihr ausgesandten Lichts gestreckt und zum „roten Ende“ des elektromagnetischen Spektrums hin verschoben.
Die neue Studie bestätigt, dass REBELS-25 eine rekordverdächtige Galaxie ist, die früheste und am weitesten entfernte, stark rotierende Galaxie, die je gesehen wurde.
„ALMA ist das einzige existierende Teleskop mit der Empfindlichkeit und Auflösung, um dies zu erreichen“, sagte Teammitglied Renske Smit von der Liverpool John Moores University in England in derselben Erklärung.
REBELS-25 scheint noch weitere Überraschungen zu bieten, die es noch nicht vollständig enthüllt hat. So scheint die frühe Galaxie ähnliche Merkmale wie die etwa 13,6 Milliarden Jahre alte Milchstraße zu haben. Dazu gehört ein länglicher „zentraler Balken“ aus Sternen, und es gibt Hinweise darauf, dass sie sogar Spiralarme besitzen könnte. Dies würde dazu führen, dass REBELS-25 einen weiteren Rekord als die am weitesten entfernte und früheste jemals gesehene Spiralgalaxie brechen würde. Der derzeitige Rekordhalter ist Cheers-2112, der vom James Webb Space Telescope (JWST) gesehen wurde, als das Universum etwa 2,1 Milliarden Jahre alt war.
„Weitere Beweise für höher entwickelte Strukturen zu finden, wäre eine aufregende Entdeckung, da es sich um die am weitesten entfernte Galaxie mit solchen Strukturen handeln würde, die bisher beobachtet wurde“, schloss Rowland.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden zur Veröffentlichung in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society angenommen.
