Die Geburt der ersten Galaxien enthüllen
Seit Tausenden Jahren blicken Forschende hinauf zu den Sternen, um unser Universum zu verstehen. Viele Fragen zur Entstehung und Entwicklung von Galaxien in den ersten Jahren sind nach wie vor unbeantwortet. Wie genau und wie schnell sind sie entstanden? Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts GalaxyConnect, das mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) durchgeführt wurde, hat ein Forschungsteam modernste Forschungsverfahren eingesetzt, um Antworten zu finden. Das Projektteam nutzte kosmologische Simulationen, um die Verbindung zwischen Galaxien und dem intergalaktischen Medium zu modellieren, einem heißen Gas, von dem angenommen wird, dass es in den Räumen zwischen ihnen existiert. „Projektintern haben wir die bisher genaueste Messung des Zeitpunkts vorgenommen, an dem die Erwärmung des Universums abgeschlossen war“, sagt Laura Keating(öffnet in neuem Fenster), Elizabeth-Gardner-Stipendiatin an der Universität Edinburgh(öffnet in neuem Fenster) und Hauptforscherin des Projekts GalaxyConnect.
Das intergalaktische Medium und von Galaxienströmungen erforschen
Die Entstehung von Galaxien und dieses intergalaktische Medium sind eng miteinander verbunden. Gas kann aus dem intergalaktischen Medium in Galaxien strömen, und die Galaxien nutzen dieses Gas, um neue Sterne zu bilden. Das Licht der Sterne innerhalb der Galaxien kann das intergalaktische Gas aufheizen. „Eine Möglichkeit, Anzeichen für die Entstehung von Galaxien im intergalaktischen Medium zu erkennen, besteht darin, zu verfolgen, wie und wann sich das intergalaktische Gas erhitzt“, bemerkt Keating. Wenn Sterne sterben, können sie explodieren und Gas in das galaktische Medium zurückdrängen. Ein weiteres Projektziel war es, die physikalischen Prozesse hinter diesen „Strömungen“ zu verstehen.
Wie das frühe Universum aufgeheizt wurde
Das Universum war ein sehr kalter Ort, bevor die ersten Sterne und Galaxien entstanden und ihr Licht das intergalaktische Gas erhitzte. Das frühe Universum war somit noch mit kaltem Gas gefüllt, ähnlich wie ein Nebel, der weit entfernte Dinge verdeckt. Kaltes Gas absorbiert Licht in bestimmten Farben, wodurch einige weit entfernte Objekte das fehlende Licht anzeigen. „Wir können sagen, wann das gesamte Gas schließlich von den ersten Sternen aufgeheizt wurde, indem wir den Zeitpunkt in der Geschichte des Universums messen, an dem wir dieses fehlende Licht nicht mehr sehen. Das sagt uns, wann die ersten Sterne und Galaxien entstanden sind“, fügt Keating hinzu. Das GalaxyConnect-Team verglich Beobachtungsdaten mit Ergebnissen aus großen Simulationen des intergalaktischen Mediums, um den Zeitpunkt zu ergründen, zu dem die Aufheizung des Universums abgeschlossen war: 150 Millionen Jahre später als zuvor angenommen.
Kosmologie der nächsten Generation
Die indirekte Untersuchung dieser ersten Galaxien, wie und wann sie das intergalaktische Gas aufgeheizt haben, bietet derzeit eine der einzigen Möglichkeiten für Forschende, etwas über diese Objekte zu erfahren. Die GalaxyConnect-Forschung wird der kosmologischen Gemeinschaft, die das frühe Universum erforscht, helfen, insbesondere wenn die nächste Generation von Großteleskopen gebaut wird, wie das europäische 39 Meter große Extremely Large Telescope(öffnet in neuem Fenster) in Chile. „Mit diesen Teleskopen werden die Forschenden ihre Analyse des intergalaktischen Gases durch die Beobachtung schwächerer Objekte erweitern können“, bemerkt Keating, die ihre Forschungen nun in einer neuen Position an der Universität Edinburgh fortsetzt. „Durch das neue James Webb Space Telescope(öffnet in neuem Fenster) (JWST), das letztes Jahr gestartet wurde, ist dies eine sehr aufregende Zeit, um in diesem Bereich zu arbeiten“, sagt Keating. „Das JWST bietet viele neue Beobachtungen von intergalaktischem Gas im frühen Universum, die ich mit meinen Simulationen interpretieren möchte.“
