Die am weitesten entfernte und älteste jemals beobachtete rotierende Scheibengalaxie hat Astronomen überrascht und könnte unsere Theorien über die Galaxienentwicklung in Frage stellen. Sie scheinen nicht nur sehr früh im Universum zu existieren und sich stark zu drehen, sondern die Galaxie weist auch Anzeichen von Spiralarmen auf, die hochentwickelten „jungen“ Galaxien wie unserer eigenen Milchstraße ähneln.
Die Galaxie mit dem Namen REBELS-25 wird so gesehen, wie sie nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall war, zu einer Zeit, in der Astronomen davon ausgehen, dass Galaxien jung und chaotisch sind. Getreu ihrem Namen hat sich diese rebellische Galaxie dem Trend widersetzt, indem sie eher organisiert als chaotisch wirkte.
REBELS-25 wurde von einem Team von Astronomen mithilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) entdeckt, einem Netzwerk aus 66 Radioteleskopen in der Atacama-Wüste im Norden Chiles.
„Basierend auf unserem Verständnis der Galaxienentstehung gehen wir davon aus, dass die meisten frühen Galaxien klein und chaotisch aussehen“, sagt Teammitglied Jacqueline Hodge, Astronomin an der Universität Leiden in den Niederlanden. Das sagte er in einer Erklärung.
Bezogen auf: Was ist eine Galaxie?
Ein eleganter, rebellischer junger Mann
Moderne Galaxien wie die Milchstraße, die im 13,8 Milliarden Jahre alten Universum existieren, hatten Milliarden von Jahren Zeit, um charakteristische Formen und Eigenschaften wie atemberaubende Spiralarme zu entwickeln.
Im frühen Universum, bevor es so viel Zeit hatte, sich zu organisieren, würden Astronomen damit rechnen, chaotische, klumpige Galaxien zu sehen. Es wird erwartet, dass diese frühen Galaxien im Laufe von Milliarden von Jahren die Form moderner Galaxien entwickelt haben, während sie an einer Reihe von Kollisionen und Verschmelzungen beteiligt waren und dabei unglaublich langsam Eigenschaften wie Scheibenformen und Spiralarme entwickelten.
Die Entdeckung von REBELS-25, als das Universum nur 5 % seines heutigen Alters hatte, lässt Zweifel an dieser Zeitachse aufkommen.
„Der Anblick einer Galaxie, die unserer eigenen Milchstraße ähnelt, die stark rotationsdominiert ist, stellt unser Verständnis darüber in Frage, wie schnell sich Galaxien im frühen Universum zu den Galaxien entwickelten, die das heutige Universum organisieren“, sagte Studienteamleiterin Lucy Rowland, ebenfalls aus Leiden. Die Universität sagte in derselben Erklärung.
Als Astronomen REBELS-25 zum ersten Mal mithilfe von ALMA entdeckten, galt die Galaxie bereits als bemerkenswert, da sie Anzeichen einer Rotation aufwies. Allerdings war die Auflösung dieser ersten Untersuchung nicht hoch genug, um zu bestätigen, dass es sich tatsächlich um die am weitesten entfernte und am stärksten rotierende Galaxie handelt, die jemals gesehen wurde.
Um die Struktur und Bewegung dieser frühen Galaxie genauer aufzudecken, untersuchte das Team sie weiterhin mit ALMA, diesmal jedoch mit höherer Auflösung. Dieses Gas wurde in REBELS-25 gezeigt, wie es sich auf die Erde zu und von ihr weg bewegte. Dies ist aufgrund eines Phänomens namens Blauverschiebung 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“. Daher ist eine Lichtquelle, die sich auf uns zubewegt, „blauverschoben“. Wenn sich eine Lichtquelle hingegen von uns entfernt, wird die Wellenlänge des von ihr emittierten Lichts gestreckt und in Richtung des „roten Endes“ des elektromagnetischen Spektrums verschoben.
Die neue Studie bestätigte, dass REBELS-25 eine Rekordgalaxie ist und die älteste und am weitesten entfernte stark rotierende Galaxie aller Zeiten.
„ALMA ist das einzige existierende Teleskop mit der nötigen Empfindlichkeit und Auflösung, um dies zu erreichen“, sagte Teammitglied Rinski Smit von der Liverpool John Morris University in England in derselben Erklärung.
Es scheint, dass REBELS-25 noch weitere Überraschungen bereithält, die noch nicht vollständig enthüllt wurden. Beispielsweise scheint die frühe Galaxie ähnliche Eigenschaften wie die etwa 13,6 Milliarden Jahre alte Milchstraße zu haben. Dazu gehört ein länglicher „zentraler Balken“ aus Sternen mit Hinweisen darauf, dass er Spiralarme haben könnte. Dies würde dazu führen, dass REBELS-25 einen weiteren Rekord als entfernteste und älteste Spiralgalaxie aller Zeiten bricht. Der aktuelle Rekordhalter ist Cheers-2112, beobachtet vom James Webb Space Telescope (JWST), als das Universum etwa 2,1 Milliarden Jahre alt war.
„Es wäre eine aufregende Entdeckung, zusätzliche Hinweise auf fortgeschrittenere Strukturen zu finden, da es sich um die am weitesten entfernte Galaxie handelt, in der bisher solche Strukturen beobachtet wurden“, schloss Rowland.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden zur Veröffentlichung in den Monthly Notices der Royal Astronomical Society angenommen.
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