Astronomie: Eine Galaxie so fern wie nie zuvor

Gäbe es einen Wettbewerb im Entdecken neuer Galaxien, hätte eine Gruppe von Forschern der US-Weltraumbehörde Nasa nun wohl einen neuen Rekord aufgestellt. Einen Blick auf ein so weit entferntes Objekt haben Astronomen noch nie erhascht wie auf die nun gefundene Galaxie MACS0647-JD. Sie ist schätzungsweise 13,3 Milliarden Jahre alt. Ihr Licht hat so lange gebraucht, um die Erde zu erreichen.

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Galaxie MACS0647-JD (Bild: Nasa, Esa, M. Postman, D. Coe/STScI and Clash Team)

Die Entdeckung mutet optisch allerdings eher weniger aufregend an: ein kleiner leuchtender Punkt auf Fotografien, inmitten von vielen anderen, viel kräftiger leuchtenden Sternenkonstellationen. Doch das schwache Leuchten der Galaxie gibt uns Informationen über eine Zeit, kurz nachdem unser Universum entstanden ist. Die Wissenschaftler der Nasa schätzen, dass die neu entdeckte Galaxie schon 420 Millionen Jahre nach dem Urknall Bestand hatte.

Es ist nicht einfach, derart weit entfernte Objekte für unser menschliches Auge sichtbar zu machen. Dazu nutzte die internationale Nasa-Forschergruppe namens Clash nicht nur die vereinten Kräfte der Weltraumteleskope Hubble und Spitzer, sondern bediente sich eines besonderen Tricks: Die natürlichen Zoomlinsen des Weltalls ermöglichen es, selbst weit entfernte Galaxien zu sehen.

Diese Technik nennt sich Gravitationslinse und beruht auf den Kräften von Gravitationsfeldern im Weltall. Grundlage für das optische Phänomen ist die Relativitätstheorie, gemäß derer Lichtstrahlen durch die Schwerkraft verbogen werden. Wenn zwei Sterne von der Erde aus gesehen perfekt in einer Linie stehen, kann der vordere das Licht des hinteren wie eine Linse verstärken.

"Solche Cluster-Formationen aus Sternen ermöglichen, was kein künstlich hergestelltes Teleskop kann", sagte Marc Postman, der Leiter von Clash (Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble). Im Fall der Galaxie MACS0647-JD war es mit Hilfe der natürlichen Gravitationslinse möglich, drei Bilder der Galaxie mit dem Hubble-Teleskop einzufangen. Ohne Linse im Weltall wäre die Galaxie vermutlich gar nicht entdeckt worden - oder nur mit geringerer Gewissheit und viel schlechterer Auflösung. Die Vergrößerungsfunktion der natürlichen Linse ließ die Galaxie bis zu achtmal heller erscheinen, als sie es durch das Hubble-Teleskop gewesen wäre.

Rotes Licht gibt Hinweise auf die Entfernung

Aus dem zeitlichen Verlauf der Lichtverstärkung lassen sich Rückschlüsse auf das Objekt im Vordergrund ziehen. Das Alter der weit entfernten Galaxie kann wiederum durch spezielle Filter und eine genaue Analyse der Lichtspektren, die von der Galaxie ausgehen, geschätzt werden. MACS0647-JD zeigte sich nur in den besonders roten Filtern.

"Das kann entweder bedeuten, dass die Galaxie besonders rot ist und deswegen nur rotes Licht abstrahlt. Aber es könnte eben auch sein, dass das Objekt sehr weit weg ist und sein Licht sich deshalb, im Laufe des Wegs zur Erde, in Richtung dieser roten Wellenlängen bewegt", erklärte Dan Coe, der die Studie zur neuen Galaxie leitet, und fügte hinzu, es sei "wahrscheinlich eine Mischung aus beidem." Viel spreche aber für die Erklärung, dass die Galaxie besonders weit weg sei, denn alle alternativen Interpretationen für die Rotfärbung hätten Coe und seine Kollegen in den vergangenen Monaten durch verschiedene Analysen ausgeschlossen.

Die endgültigen Ergebnisse und noch einige weitere Informationen zur neu entdeckten Galaxie und deren Eigenschaften wird es in der Dezemberausgabe des Magazins The Astrophysical Journal geben.