Eine riesige Struktur aus Galaxien war bereits dabei, sich zusammenzufügen, als das Universum noch sehr jung war.
Die Astronomen nannten sie COSMOS-z3.1-A. Ihr Licht war etwa 11,7 Milliarden Jahre unterwegs, bevor es uns erreichte. Wir sehen sie daher so, wie sie nur 2,1 Milliarden Jahre nach dem Urknall aussah. Zu dieser Zeit befanden sich die großen Strukturen des Universums noch mitten in ihrer Entstehung.
Das 4-Meter-Teleskop Víctor M. Blanco unter seiner Kuppel in Cerro Tololo, Chile, das bei dieser Entdeckung eingesetzt wurde.
Bildnachweis: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA. Lizenz CC BY 4.0.
Um zu verstehen, was entdeckt wurde, muss man das Bild eines einfachen Galaxienhaufens vergessen. COSMOS-z3.1-A umfasst mehrere sehr dichte Bereiche, die sich letztlich zu Haufen entwickeln dürften. Das gesamte Gebilde stellt das dar, was Astronomen einen Proto-Superhaufen nennen: den Vorläufer einer Struktur, die mehrere Galaxienhaufen vereint.
Die Forschenden rekonstruierten diese Region in drei Dimensionen. Sie kombinierten Galaxien, die auf Bildern entdeckt worden waren, mit genaueren Messungen ihrer Entfernungen. Diese Beobachtungen stammen unter anderem von den Teleskopen Keck und Gemini sowie vom Instrument DESI. Diese Methode verringert das Risiko, tatsächlich benachbarte Galaxien mit Objekten zu verwechseln, die lediglich am Himmel auf einer Linie liegen.
Die erstellte Karte zeigt zehn große Materiekonzentrationen in COSMOS-z3.1-A. Die Struktur ist länglich und weist mehrere Ausläufer auf, die ihre dichtesten Bereiche miteinander verbinden. Diese Filamente könnten Materie in die Regionen transportieren, in denen Galaxien und die künftigen Haufen wachsen.
Annotierte Ansicht des Feldes COSMOS-z3.1-A mit der Position der wichtigsten Galaxienkonzentrationen des Proto-Superhaufens.
Bildnachweis: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA; Bearbeitung: T.A. Rector, M. Zamani, D. de Martin. Lizenz CC BY 4.0.
Seine Größe und seine künftige Masse sind besonders bemerkenswert. Berechnungen zufolge könnte sich das gesamte Gebilde zu einer Struktur entwickeln, die heute mehr als 2.000 Billionen Sonnenmassen umfassen würde. Das entspricht mehreren Tausend Mal der Masse der Milchstraße. Die Forschenden untersuchten außerdem COSMOS-z3.1-C, eine weitere große Konzentration aus derselben Epoche.
Warum blickt man so weit zurück? Die heutigen Superhaufen sind das Ergebnis einer mehrere Milliarden Jahre dauernden Entwicklung unter dem Einfluss der Schwerkraft. Ihre Vorläufer aufzuspüren ermöglicht es, diese Entstehung viel früher zu verfolgen. COSMOS-z3.1-A ist damit der am weitesten entfernte bestätigte Proto-Superhaufen dieser Art, den dieses Team bisher untersucht hat.
Die Methode soll nun dazu dienen, weitere sehr alte Strukturen zu suchen. Das ODIN-Programm beobachtet große Himmelsregionen, und weitere Felder müssen noch analysiert werden. Künftige Daten des Vera-C.-Rubin-Observatoriums können diese Beobachtungen ergänzen und dabei helfen, das Wachstum der Haufen über einen größeren Teil der kosmischen Geschichte hinweg zu verfolgen.