Sternsystem: Forscher entdecken bisher älteste Galaxie

Nach dem Urknall wurde es finster im Universum. Ein undurchdringliches Gemisch aus Wasserstoff- und Heliumkernen, umschwirrt von freien Elektronen, schluckte nahezu jedes Licht - das sogenannte dunkle Zeitalter herrschte. Erst rund 300 Millionen Jahre nach dem Urknall lichtete sich der Schleier: Gas- und Staubmassen ballten sich zu gewaltigen Himmelskörpern zusammen, in deren Innerem die Kernfusion zündete. Die ersten Sterne waren geboren.

Jetzt haben Wissenschaftler mit Hilfe des "Hubble"-Weltraumteleskops ein Echo aus jener Frühzeit des Alls aufgespürt. Es ist das Licht einer Galaxie, das 13,2 Milliarden Lichtjahre zur Erde unterwegs war - und nur 480 Millionen Jahre jünger ist als das Universum selbst. Damit sei das Sternsystem das wahrscheinlich älteste, das bisher bekannt ist, schreiben Rychard Bouwens von der University of California in Santa Cruz und seine Kollegen im Fachblatt "Nature".

"Wir kommen den ersten Galaxien sehr nahe", erläuterte Garth Illingworth, einer der beteiligten Forscher. "Dieses Ergebnis ist an der Grenze unserer Möglichkeiten, aber wir haben Monate investiert, es zu überprüfen, daher sind wir ziemlich sicher." Der Galaxienkandidat mit der Bezeichnung UDFj-39546284 sei hundertmal kleiner als unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, und über 5000-mal weiter entfernt als unsere nächste große Nachbargalaxie Andromeda.

Rotverschiebung verrät Alter

Die Astronomen waren auf den Galaxien-Kandidaten im sogenannten "Hubble Ultra Deep Field" (HUDF) gestoßen, einem besonders sternenarmen Himmelsbereich. Eine Belichtungszeit von insgesamt 87 Stunden enthüllte Hunderte ferne Galaxien in einem Ausschnitt, der von der Erde aus gesehen nur 0,6 Prozent der Fläche des Mondes entspricht.

Je nach ihrer Entfernung war das Licht der Galaxien aus dem HUDF unterschiedlich lang unterwegs. Die Galaxien in verschiedenen Distanzen zeigen daher auch den Kosmos zu unterschiedlichen Zeiten. Eines der schwachen Lichtfleckchen ist der jetzt vorgestellte Kandidat für die bislang fernste Galaxie. Zum Zeitpunkt ihrer Entstehung war das All 480 Millionen Jahren alt - was nur rund drei Prozent seines heutigen Alters von 13,7 Milliarden Jahren entspricht. Umgerechnet auf einen 80-jährigen Menschen wäre das ein Lebensalter von knapp drei Jahren.

Die Datierung gelang den Forschern mit Hilfe der Untersuchung des Lichts: Bei der Ausdehnung des Universums entfernen sich die Galaxien voneinander, wodurch sich die Wellenlänge ihrer Strahlen vergrößert und in den Rotbereich verschiebt. Je länger das Licht braucht, desto stärker ist diese Rotverschiebung. Bei der neu entdeckten Galaxie stellten die Wissenschaftler eine Rotverschiebung von 10,3 fest - ein einsamer Rekord. Der zuvor gemessene Höchstwert lag bei etwa 8.

Explosive Steigerung bei der Sternentstehung

"Bei früheren Suchvorgängen haben wir 47 Galaxien aus einer etwas späteren Zeit gefunden, als das Universum ungefähr 650 Millionen Jahre alt war", sagte Illingworth. "Aber 170 Millionen Jahre früher konnten wir nur diesen einen Galaxienkandidaten finden. Das Universum hat sich in kurzer Zeit rasch gewandelt." Unter anderem sei die Sternproduktion in dieser Zeitspanne um das Zehnfache angestiegen.

Das zeige, wie schnell in der Zeit vor 400 Millionen Jahren neue Galaxien entstanden seien, schreiben die Forscher in ihrem "Nature"-Beitrag. Das wiederum bedeute wahrscheinlich, dass die Sternentstehung schon 100 Millionen Jahre zuvor eingesetzt habe - bei einer Rotverschiebung von 12, wie Naveen Reddy vom National Optical Astronomy Observatory in Tucson (US-Bundesstaat Arizona) in einem Kommentar in "Nature" bemerkt.

Allerdings warnt Reddy auch vor "substantiellen Unsicherheiten" in den neuen Ergebnissen - denn aus der Zeit um 400 Millionen Jahre nach dem Urknall seien nur wenige Galaxien zu beobachten, und die Daten kämen nur aus einem winzigen Bereich des Himmels. Genauere Daten aber dürften vom "Hubble"-Teleskop kaum zu erwarten sein, da es mit der Beobachtung der Uralt-Galaxie UDFj-39546284 seine technische Grenze erreicht hat. Die endgültige Bestätigung ihrer Entdeckung erwarten die Forscher deshalb erst vom "Hubble"-Nachfolger, dem James-Webb-Teleskop. Es wird voraussichtlich frühestens 2014 ins All gebracht.

Sollte das neue Teleskop den endgültigen Beweis erbringen, hätten Bouwens und seine Kollegen den erst wenige Monate alten Rekord von britischen und französischen Wissenschaftlern gebrochen. Sie hatten im Oktober den Fund einer Galaxie bekanntgegeben, die nur 200 Millionen Jahre jünger ist als das jetzt entdeckte Sternsystem.