Dunkle Galaxien "direkt" beobachtet

Wenn Astronomen etwas als "dunkel" bezeichnen, ist das in erster Linie ein Hinweis, dass es schwer zu beobachten ist. Das gilt für die Dunkle Materie, die Dunkle Energie und auch für Dunkle Galaxien. Den ersten direkten Nachweis auf diese nahezu lichtlosen Galaxien aus der Frühphase des Universums haben nun Forscher erbracht.

Kategorie: Astronomie Erstellt am 11.07.2012.

Waren diese geheimnisvollen Objekte bisher nur theoretisch vorhergesagt worden, so gelang es einem Team um Sebastiano Cantalupo von der Universität Cambridge, sie durch jene Strahlung nachzuweisen, die sie aussenden, wenn sie von einem Quasar - einer sehr hellen anderen Galaxie - angeleuchtet werden.

Die Studie:

"Detection of dark galaxies and circum-galactic filaments fluorescently illuminated by a quasar at z=2.4⋆" von Sebastiano Cantalupo et al. ist auf dem Preprint-Server arXiv.org erschienen und wird in den kommenden "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" veröffentlicht.

Zwölf Nahaufnahmen der entdeckten Dunklen Galaxien

Wie weiße Kleidung in der Disko

Dunkle Galaxien sind kleine, gasreiche Galaxien im frühen Universum. Ihre Existenz wird von Modellen vorausgesagt, in denen sie Gase als Rohmaterial für die spätere Entstehung von Sternen in größeren Galaxien liefern.

Da sie kaum Sterne enthalten, senden die Dunklen Galaxien auch kaum Licht aus. Entsprechend schwierig ist es, sie nachzuweisen. Über Jahre hinweg haben Astronomen daher vergeblich versucht, Techniken zu entwickeln, um ihnen doch noch auf die Spur zu kommen. Schwache Muster in den Spektren von Hintergrundlichtquellen hatten erste Hinweise auf ihre Existenz geliefert, aber erst jetzt hat man sie direkt beobachten können, berichten die Forscher.

"Unsere Methode zum Nachweis der Dunklen Galaxien bestand ganz einfach darin, sie hellem Licht auszusetzen", erläutert der Astronom Simon Lilly von der ETH Zürich in der Schweiz und Ko-Autor der Studie.

"Wir haben nach dem sogenannten Fluoreszenzleuchten des Gases gesucht, das auftritt, wenn Dunkle Galaxien der intensiven Ultraviolettstrahlung eines nahegelegenen, sehr hellen Quasars ausgesetzt sind. Das Licht des Quasars lässt die Galaxien aufleuchten wie weiße Kleidungsstücke unter Schwarzlicht in einer Diskothek", so Lilly in einer Aussendung.

Fluoreszenzlicht als Beweis

Mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO gelang es, dieses äußerst schwache Fluoreszenzleuchten sichtbar zu machen. Die Forscher kartierten den Himmel in der Umgebung des hellen Quasars HE 0109-3518 im Sternbild des Bildhauers.

Danach suchten sie nach Ultraviolettlicht, wie es von Wasserstoffgas ausgesendet wird, wenn dieses intensiver UV-Strahlung ausgesetzt ist. Durch die Expansion des Universums und die damit verbundene Rotverschiebung wurde das Licht vom VLT als violetter Farbton beobachtet ("Lyman-alpha-Strahlung").

"Nach mehreren Jahren erfolgloser Versuche, das Fluoreszenzlicht Dunkler Galaxien nachzuweisen, konnten wir jetzt zeigen, dass unsere Methode funktioniert", freut sich Sebastiano Cantalupo.

Video: ESO-Illustration einer Zoomfahrt, beginnend mit dem Himmel im Sternbild Bildhauer bis zum Quasar HE 0108-3581 und den umgebenden dunklen Galaxien, deren Gase er beleuchtet.

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Eigenschaften bestimmt

Die Astronomen konnten innerhalb weniger Millionen Lichtjahre rund um den Quasar fast einhundert gashaltige Objekte nachweisen. Nach einer sorgfältigen Analyse schlossen sie diejenigen Objekte aus, bei denen das Leuchten durch die Entstehung eines der wenigen Sterne in diesen Galaxien verursacht worden sein könnte, anstatt durch den Quasar, und grenzten ihre Suche auf zwölf Objekte ein.

Außerdem bestimmten die Forscher verschiedene Eigenschaften der Dunklen Galaxien. Sie schätzen, dass ihr Gasgehalt etwa einer Milliarde Sonnenmassen entspricht; ein Wert, der typisch für massearme, gasreiche Galaxien im frühen Universum ist. Außerdem entstehen in diesen Galaxien Sterne rund hundert Mal weniger oft als bei normalen Galaxien vergleichbaren Alters.

"Unsere Beobachtungen haben eindeutige Hinweise auf die Existenz kompakter und isoliert stehender dunkler Wolken geliefert. Das ist ein wichtiger Schritt, um die frühen Stadien der Galaxienentstehung zu verstehen - und auch, wie Galaxien an das zur Sternentstehung nötige Gas kommen", so Cantalupo.

science.ORF.at

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