Die am weitesten entfernte Verwandte der Milchstraße, die je beobachtet wurde 🌀

Ein internationales Team unter der Leitung der Universität Genf (UNIGE) hat die bisher am weitesten entfernte bekannte Spiralgalaxie entdeckt. Dieses ultra-massive System in Form einer abgeflachten Scheibe existierte nur eine Milliarde Jahre nach dem Urknall, also sehr früh in der Geschichte des Universums. Dennoch weist es bereits eine bemerkenswert ausgereifte Struktur auf, mit einem alten zentralen Bulge, einer großen Scheibe aus Sternentstehungsregionen und klar definierten Spiralarmen.

Diese Entdeckung, veröffentlicht in Astronomy & Astrophysics, war dank der Daten des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) möglich. Sie hilft uns, die frühe Entstehung und Entwicklung von Galaxien im jungen Universum besser zu verstehen.


Große Spiralgalaxien wie die Milchstraße sollten eigentlich mehrere Milliarden Jahre brauchen, um sich zu formen. Daher erwarten Wissenschaftler im ersten Milliardenjahr der kosmischen Geschichte nur kleine, chaotische und unregelmäßig geformte Galaxien zu beobachten. Doch das JWST beginnt, andere Szenarien aufzuzeigen. Seine tiefen Infrarotaufnahmen enthüllen erstaunlich massereiche und gut strukturierte Galaxien viel früher als erwartet, was Astronomen dazu veranlasst, den Zeitpunkt und die Art der Galaxienbildung im frühen Universum neu zu bewerten.

Eine Zwillingsgalaxie der Milchstraße im frühen Universum

Zu diesen Entdeckungen gehört eine Kandidaten-Spiralgalaxie – eine Galaxie, deren Bestätigung noch aussteht –, die die bisher am weitesten entfernte ihrer Art sein könnte. Sie wurde bei einer Rotverschiebung beobachtet, die nur einer Milliarde Jahre nach dem Urknall entspricht. Trotz dieser frühen Epoche zeigt die Galaxie eine erstaunlich ausgereifte Struktur: einen alten zentralen Bulge, eine große Sternentstehungsscheibe und Spiralarme – Merkmale, die normalerweise in Galaxien zu finden sind, die viel weiter vom Urknall entfernt sind.

"Wir haben diese Galaxie Zhúlóng getauft, was in der chinesischen Mythologie 'Fackeldrache' bedeutet. Im Mythos ist Zhúlóng ein mächtiger roter Sonnendrache, der Tag und Nacht erschafft, indem er seine Augen öffnet und schließt, was das kosmische Licht und die Zeit symbolisiert", erklärt Mengyuan Xiao, Postdoktorandin am Departement für Astronomie der Naturwissenschaftlichen Fakultät der UNIGE und Hauptautorin der Studie. "Zhúlóng zeichnet sich durch seine Ähnlichkeit mit der Milchstraße aus, sowohl in Form als auch in Größe und stellarer Masse."

Ihre Scheibe erstreckt sich über mehr als 60.000 Lichtjahre, was unserer eigenen Galaxie entspricht, und enthält mehr als 100 Milliarden Sonnenmassen an Sternen. Diese Konfiguration macht sie zu einem der überzeugendsten Analoga der Milchstraße, die je in einer so frühen Epoche entdeckt wurden. Sie wirft neue Fragen darüber auf, wie massereiche, gut geordnete Spiralgalaxien so kurz nach dem Urknall entstehen konnten.

Zufällige Entdeckung

Zhúlóng wurde durch die Tiefenaufnahmen der PANORAMIC-Durchmusterung des JWST entdeckt, einem groß angelegten extragalaktischen Programm unter der Leitung von Christina Williams (NOIRLab) und Pascal Oesch (UNIGE). PANORAMIC nutzt den einzigartigen "Pure Parallel"-Modus des JWST, eine effiziente Strategie, um hochwertige Bilder zu sammeln, während das Hauptinstrument des JWST Daten über ein anderes Ziel aufnimmt.

"Dies ermöglicht es dem JWST, große Himmelsbereiche zu kartieren, was entscheidend für die Entdeckung massereicher Galaxien ist, da sie unglaublich selten sind", erklärt Christina Williams, stellvertretende Astronomin am NOIRLab und Hauptforscherin des PANORAMIC-Programms. "Diese Entdeckung unterstreicht das Potenzial von Pure-Parallel-Programmen, seltene und weit entfernte Objekte zu finden, die die Modelle der Galaxienbildung herausfordern."

Eine Geschichte, die neu geschrieben werden muss

Bisher dachte man, dass Spiralstrukturen Milliarden von Jahren brauchen, um sich zu entwickeln, und dass massereiche Galaxien erst viel später im Universum existieren sollten, da sie sich normalerweise durch die Verschmelzung kleinerer Galaxien bilden. Pascal Oesch, außerordentlicher Professor am Departement für Astronomie der Naturwissenschaftlichen Fakultät der UNIGE und Co-Hauptforscher des PANORAMIC-Programms, erklärt: "Diese Entdeckung zeigt, dass das JWST unser Verständnis des frühen Universums grundlegend verändert."

Zukünftige Beobachtungen mit dem JWST und dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA) werden helfen, ihre Eigenschaften zu bestätigen und mehr über ihre Entstehungsgeschichte zu erfahren. Astronomen erwarten, weitere Galaxien dieses Typs zu finden, sobald neue JWST-Durchmusterungen durchgeführt werden, was uns helfen wird, die komplexen Prozesse besser zu verstehen, die die Galaxien im frühen Universum geformt haben.