Junge Galaxien mit alter chemischer Zusammensetzung

Explosion durchleuchtet kollidierende Sternsysteme im frühen Kosmos - und zeigt unerwartet hohen Anteil an schweren Elementen

Explosion durchleuchtet Galaxien
Explosion durchleuchtet Galaxien

Garching - Zwei Galaxien im frühen Kosmos - rund 1,7 Milliarden Jahre nach dem Urknall - enthalten überraschenderweise mehr schwere chemische Elemente als unsere Sonne. Das zeigen die Beobachtungen einer gewaltigen Explosion, deren Strahlung die beiden Sternsysteme durchleuchtet hat, durch ein internationales Forscherteam. Da schwere Elemente erst im Verlauf der kosmischen Geschichte in Sternen entstehen, ist diese Entdeckung für die Astronomen verblüffend: Galaxien im jungen Kosmos sollten eigentlich arm an schweren Elementen sein. Vermutlich hat der Zusammenstoß der Sternsysteme zu einer rasanten Entstehung neuer Sterne und damit auch zur Produktion der schweren Elemente geführt, so die Wissenschaftler im Fachblatt "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".

"Es war eine Überraschung für uns, dass das kühle Gas in diesen beiden Galaxien im frühen Universum eine derart unerwartete Zusammensetzung besitzt", sagt die an den Beobachtungen beteiligte Astronomin Sandra Savaglio vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching bei München. "Diese Galaxien enthalten mehr schwere Elemente, als wir jemals in einem Sternsystem so früh in der Entwicklung des Universums gesehen haben. Wir haben nicht erwartet, dass der Kosmos so früh so reif, so chemisch weit entwickelt ist."

Die Messungen waren nur möglich, weil ein sogenannter Gammastrahlungsausbruch - vermutlich die Explosion eines extrem massereichen Sterns - die beiden Galaxien durchleuchtet hat. Die Gammastrahlung der Explosion wurde zunächst vom amerikanischen Satellitenobservatorium Fermi registriert. Schon am Tag danach konnten Astronomen der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile auch die optische Strahlung der Explosion mit dem Very Large Telescope VLT einfangen. Das Spektrum dieses Lichts zeigt, dass die Strahlung durch zwei nahe beieinander liegende Galaxien hindurch gegangen ist. Die Zusammensetzung des Gases in diesen Sternsystemen verrät sich dadurch, dass chemische Elemente Licht bei ganz charakteristischen Wellenlängen absorbieren.

Der ungewöhnlich hohe Anteil an schweren Elementen lässt sich, so Savaglio und ihre Kollegen, nur dadurch erklären, dass in den Galaxien geradezu explosionsartig neue Sterne entstehen - ausgelöst durch einen Zusammenstoß der beiden Systeme. Viele dieser Sterne vergehen innerhalb von wenigen Millionen Jahren wieder als Supernova und reichern das Gas der Galaxien auf diese Weise mit den in ihnen produzierten schweren Elementen an. Der Gamma-Ausbruch war ein Glücksfall für die Forscher, so Savaglio: "Gamma-Ausbrüche leuchten nur für kurze Zeit hell - wir hatten Glück, dass wir diesen Ausbruch beobachten konnten, als er noch hell genug für die spektakulär detailreichen Beobachtungen mit dem VLT war."