Staub im frühen Universum entdeckt

Bereits 600 Millionen Jahre nach dem Urknall gab es große Mengen an Staub im Kosmos. Das zeigen Beobachtungen der jungen Galaxie A2744_YD4, die ein internationales Forscherteam mit der Teleskopanlage ALMA und dem Very Large Telescope in Chile durchgeführt hat. Der Staub besteht hauptsächlich aus Silizium-, Kohlenstoff- und Aluminiumkörnchen. Da diese Elemente nur im Inneren von Sternen entstehen können, müssten die ersten Sterne bereits 400 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sein, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Astrophysical Journal Letters“.

Viele Galaxien, eine Auschnittsvergrößerung zeigt eine zuvor unsichtbare, leuchtschwache Struktur.
Galaxienhaufen Abell 2744

„A2744_YD4 ist nicht nur die entfernteste Galaxie, die je mit ALMA beobachtet wurde”, erläutert Nicolas Laporte vom University College London. „Die Entdeckung so großer Mengen an Staub ist auch ein Hinweis darauf, dass bereits sehr früh Supernovae stattgefunden haben.“ Die Strahlung von A2744_YD4 benötigt 13,2 Milliarden Jahre, um die Erde zu erreichen – entsprechend zeigen die Beobachtungen die Galaxie so, wie sie vor 13,2 Milliarden Jahren, also 600 Millionen Jahre nach der Entstehung des Universums, ausgesehen hat.

Die Galaxie geriet ins Visier der Astronomen, weil sie genau hinter einem massereichen Galaxienhaufen steht. Diese Galaxienansammlung wirkt durch ihre Gravitation wie eine Linse und verstärkt die Strahlung der weiter entfernten Galaxie – nur deshalb ist sie über eine so große Entfernung überhaupt sichtbar. Die aus 66 Antennen bestehende Radioteleskopanlage ALMA eignet sich besonders gut zur Beobachtung junger Galaxien im frühen Kosmos. Die Beobachtungen von Laporte und seinen Kollegen mit ALMA zeigen, dass A2744_YD4 bereits etwa sechs Millionen Sonnenmassen an Staub enthält. Weitere Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte bestätigten die von den Astronomen vermutete große Entfernung der Galaxie.

Da beim Urknall nur die leichten Elemente Wasserstoff und Helium sowie Spuren von Lithium entstanden sind, müssen sich die Bestandteile des Staubs durch Kernfusion in Sternen gebildet haben und bei der Explosion dieser Sterne ins All ausgestoßen worden sein. Die Entdeckung von Staub im frühen Universum liefert daher Informationen darüber, wann die ersten Sterne entstanden und als Supernova explodiert sind. „Weitere Messungen dieser Art bieten die Möglichkeit, die frühe Sternentstehung und die Bildung schwererer chemischer Elemente noch weiter in das frühe Universum zurückverfolgen zu können“, so Laporte.