🔭 Eine überraschende Zwillingsgalaxie der Milchstraße im Baby-Universum entdeckt

Wie kann eine Galaxie perfekt gezeichnete Spiralarme aufweisen, obwohl das Universum nur etwas mehr als 10 % seines heutigen Alters hatte? Dieser überraschende Fund stellt die etablierten Modelle über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien in Frage.

Die ferne Galaxie mit dem Namen Alaknanda wurde vom James-Webb-Weltraumteleskop entdeckt. Sie weist eine verblüffende Ähnlichkeit mit der Milchstraße auf, mit ihren zwei symmetrischen Spiralarmen und einem hellen Zentralkern. Ihre Entdeckung durch ein indisches Team wurde in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht. Die Astronomen waren erstaunt über ihre strukturelle Reife zu einer Zeit, in der man dachte, dass Galaxien noch chaotisch waren, nur etwa 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall.


Die Beobachtung wurde durch einen Gravitationslinseneffekt (siehe unten) des Galaxienhaufens Abell 2744 erleichtert. Dieser Haufen, der als kosmische Lupe wirkt, verstärkte das Licht von Alaknanda und ermöglichte es dem JWST, ungewöhnliche Details einzufangen. Die Forscher nutzten bis zu 21 verschiedene Filter, um ihre Zusammensetzung, Entfernung und ihre Sternentstehungsgeschichte zu analysieren. Diese Technik zeigte eine außergewöhnliche Klarheit für ein so altes Objekt.

Alaknanda produziert Sterne in beeindruckendem Tempo, was etwa der sechzigfachen Sonnenmasse pro Jahr entspricht. Diese Rate ist etwa zwanzigmal höher als die der heutigen Milchstraße. Eine solche Aktivität deutet darauf hin, dass das junge Universum viel produktiver war als bisher angenommen. Die Hälfte der Sterne in dieser Galaxie hätte sich in nur zweihundert Millionen Jahren gebildet, einem sehr kurzen Zeitraum auf kosmischer Skala.

Diese Entdeckung stellt Theorien zur Galaxienentstehung in Frage. Man glaubte, dass geordnete Strukturen wie Spiralen Milliarden von Jahren benötigen, um sich durch langsame Prozesse wie Gasakkretion und Dichtewellen zu entwickeln. Alaknanda zeigt, dass diese Mechanismen viel schneller ablaufen konnten. Die Astronomen weisen darauf hin, dass dies eine Überarbeitung der bestehenden theoretischen Modelle erforderlich macht.


Um den Ursprung der Spiralarme von Alaknanda zu verstehen, sind weitere Untersuchungen geplant. Spektroskopische Beobachtungen mit dem JWST oder dem ALMA-Observatorium könnten bestimmen, ob sich ihre Scheibe geordnet dreht oder Anzeichen von Turbulenzen zeigt. Dies würde helfen festzustellen, ob die Spirale durch regelmäßige Gaszuströme oder durch eine Wechselwirkung mit einer Nachbargalaxie entstanden ist (mehr Details zur Entstehung von Spiralarmen am Ende des Artikels).

Die Präsenz von Alaknanda im frühen Universum deutet darauf hin, dass die Bedingungen für die Bildung von Planeten und Sternen früher als erwartet entstanden sein könnten. Während das JWST weiterhin den Kosmos erforscht, könnten weitere ähnliche Galaxien entdeckt werden, was unser Verständnis der kosmischen Evolution und der Geschwindigkeit, mit der sich die ersten organisierten Strukturen bildeten, erweitert.

Das Phänomen der Gravitationslinse

Die Gravitationslinse ist ein Effekt, bei dem das Licht eines entfernten Objekts durch die Schwerkraft einer dazwischenliegenden Masse, wie einem Galaxienhaufen, abgelenkt wird. Dieser Effekt wirkt wie eine natürliche Lupe, die das Bild des Hintergrundobjekts verstärkt und verzerrt. In der Astronomie ermöglicht dies die Beobachtung sehr entfernter Galaxien, die sonst zu schwach wären.

Die Nutzung der Gravitationslinse hat die Erforschung des frühen Universums revolutioniert. Indem sie Licht bündelt, bietet sie Details, die mit Standardteleskopen unzugänglich sind. Im Fall von Alaknanda hat der Haufen Abell 2744 die scheinbare Helligkeit der Galaxie verdoppelt, was dem JWST ermöglichte, ihre feine Struktur einzufangen.

Dieses Werkzeug ist auch entscheidend, um Parameter wie Entfernung und Masse kosmischer Objekte zu messen. Durch die Analyse, wie das Licht abgelenkt wird, können Wissenschaftler die Verteilung der Dunklen Materie im Universum kartieren.

Die Entstehung von Spiralarmen in Galaxien

Die Spiralarme von Galaxien, wie die der Milchstraße, entstehen durch Dichtewellen, die die galaktische Scheibe durchlaufen. Diese Wellen sind Störungen in der Verteilung von Gas und Sternen und schaffen Regionen, in denen sich Materie konzentriert und die Sternentstehung auslöst. Dieser Prozess führt zu den charakteristischen Mustern, die wir beobachten.

Damit sich eine Spirale entwickeln kann, muss sich zunächst Gas aus der äußeren Umgebung ansammeln und sich zu einer rotierenden Scheibe stabilisieren. Anschließend können gravitative Wechselwirkungen, entweder interne oder mit Begleitgalaxien, Dichtewellen auslösen. Diese formen die Scheibe allmählich zu Spiralarmen, eine Anordnung, die typischerweise Milliarden von Jahren benötigt, um eine stabile Form zu erreichen.

Im Fall alter Galaxien wie Alaknanda deutet das Vorhandensein gut definierter Spiralarme darauf hin, dass diese Mechanismen mit überraschender Effizienz gewirkt haben könnten. Dies impliziert, dass das junge Universum günstige Bedingungen wie regelmäßige Zuströme kalten Gases aufwies, die eine beschleunigte Evolution ermöglichten. Das Verständnis dieser Prozesse hilft zu erklären, wie Galaxien so schnell strukturelle Reife erreichen konnten.