Astronomen haben eine außergewöhnlich aktive Galaxie namens Y1 identifiziert, die nur 800 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte. Diese Galaxie bildet Sterne mit einer Geschwindigkeit, die 180-mal schneller ist als die Milchstraße, und offenbart damit eine bisher unbekannte Ära intensiver Sternentstehung im frühen Kosmos. Die Entdeckung bietet entscheidende Einblicke in die schnelle Entwicklung von Galaxien in den Entstehungsstadien des Universums.
Beispiellose Sternentstehung
Die außergewöhnliche Produktivität von Y1 wurde durch die Messung der Temperatur seines überhitzten kosmischen Staubs mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) bestätigt. Das von dieser Urgalaxie emittierte Licht, das sich über 13 Milliarden Jahre bewegte, enthüllte eine einzigartige Sternentstehungsumgebung.
„Wir blicken auf eine Zeit zurück, in der das Universum Sterne viel schneller hervorbrachte als heute“, erklärt Teamleiter Tom Bakx von der Chalmers University of Technology. Frühere Beobachtungen hatten bereits Staub in Y1 entdeckt, was sie zur am weitesten entfernten Galaxie mit direkt nachgewiesenem leuchtendem Staub macht. Dies ließ Forscher eine ungewöhnlich effiziente Sternenfabrik vermuten.
Das Rätsel des frühen Staubs
Die Forschung befasst sich mit einem seit langem bestehenden Rätsel der Kosmologie: der Staubfülle in frühen Galaxien. Herkömmliche Modelle können nur schwer erklären, wie solche jungen Galaxien erhebliche Staubreserven ansammeln könnten, da Staub hauptsächlich von älteren, sterbenden Sternen erzeugt wird. Die hohe Temperatur des Y1-Staubs bietet eine mögliche Lösung.
„Galaxien im frühen Universum scheinen zu jung für die Menge an Staub, die sie enthalten“, bemerkt Laura Sommovigo vom Flatiron Institute. „Aber eine kleine Menge warmen Staubs kann genauso hell erscheinen wie große Mengen kühler Staub. Genau das sehen wir in Y1.“
Dies deutet darauf hin, dass die scheinbare Staubhäufigkeit eine optische Täuschung sein könnte – das Ergebnis heißerer, hellerer Staubkörner und nicht bloßer Menge.
Die Bedingungen für eine frühe Sterngeburt
Die extreme Sternentstehungsrate von Y1 spiegelt wahrscheinlich die einzigartigen Bedingungen des frühen Universums wider. Zu dieser Zeit waren Galaxien kleiner, dichter und wuchsen schnell. Die intensive Starburst-Periode, in der jährlich rund 180 Sonnenmassen an Sternen entstehen, hätte nicht ewig gedauert. Ähnliche Ausbrüche könnten jedoch im frühen Universum häufig vorgekommen sein.
„Wir wissen nicht, wie häufig solche Phasen vorkommen könnten“, fügt Bakx hinzu. „Aber wir planen, nach weiteren Beispielen für solche Star-Fabriken zu suchen.“
Implikationen für Galaxy Evolution
Die Entdeckung von Y1 bestärkt die Vorstellung, dass das frühe Universum eine Zeit chaotischer, beschleunigter Galaxienentwicklung war. Die intensive Sternentstehung, die durch Umgebungen wie Y1 vorangetrieben wurde, spielte wahrscheinlich eine entscheidende Rolle bei der Anreicherung des Universums mit schweren Elementen und der Bildung der Strukturen, die wir heute beobachten.
Weitere Untersuchungen mithilfe der hochauflösenden Fähigkeiten von ALMA werden unerlässlich sein, um die detaillierten Mechanismen zu verstehen, die die Sternentstehung von Y1 vorantreiben. Dazu gehört die Identifizierung der Quellen ihres extremen Energieausstoßes und die Kartierung der Verteilung von Gas und Staub innerhalb der Galaxie.
Die Untersuchung von Y1 und ähnlichen Sternfabriken wird unser Verständnis der ersten Galaxien des Universums und der Bedingungen, die ihnen ein so schnelles Wachstum ermöglichten, weiter verfeinern
