Eine Balkengalaxie ist eine spezielle Art von Spiralgalaxie, die eine ganz besondere Struktur aufweist. Im Gegensatz zu normalen Spiralen, deren Arme direkt aus dem Kern hervorgehen, besitzen Balkengalaxien eine zentrale, helle Barriere aus Sternen, von deren Enden die Arme ausgehen, die aus Gas und Staub bestehen. Ein auffälliges Beispiel hierfür ist die Milchstraße, in der sich unser Sonnensystem befindet.

Ein Team von Forschern der University of Pittsburgh hat die älteste bekannte Balkengalaxie identifiziert. Sie trägt den Namen COSMOS-747706 und wurde während des 247. Treffens der American Astronomical Society vorgestellt. Ihr Interesse liegt nicht nur in der Ähnlichkeit mit der Milchstraße, sondern auch in ihrer hohen Altersstufe. Anscheinend begann sie sich nur 2 Milliarden Jahre nach dem Urknall zu bilden, was die bisherigen Modelle zur Entstehung und Evolution von Galaxien herausfordert.

Die Grundlagen des Studienberichts basieren auf Daten, die vom James Webb Space Telescope und dem Keck I in Hawaii gewonnen wurden. Diese Daten belegen, dass die Balkengalaxie COSMOS-747706 bereits vor etwa 11,5 Milliarden Jahren entstanden ist und somit viel früher eine komplexe Form annahm, als bislang angenommen.

Informationen zu COSMOS-747706

Die Studie, geleitet vom Astrophysiker Daniel Ivanov, beschreibt die lineare Anordnung von Sternen und Gas im Kern von COSMOS-747706. Diese Eigenschaft ist entscheidend, da sie als Motor fungiert, der Treibstoff zu dem zentralen schwarzen Loch liefert und die Entstehung neuer Sterne reguliert.

Die Entdeckung einer solchen Struktur im frühen Universum deutet darauf hin, dass die kosmische Ordnung kein langsamer und schleichender Prozess war. Bisher nahm man an, dass die ersten Galaxien chaotische und unregelmäßige Scheiben ohne definierte interne Architektur waren. Dagegen zwingt das Vorhandensein dieser Milchstraßen-„Zwillingsschwester“ Astronomen dazu, den zeitlichen Ablauf der galaktischen Entwicklung neu zu überdenken.

Eine Entdeckung, ermöglicht durch das James-Webb-Teleskop

Um diese Bestätigung zu erreichen, setzten die Experten das Instrument „Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration“ des Keck I-Observatoriums ein. Dieses Werkzeug ermöglichte eine beispiellose Auflösung, indem es gewöhnliche Verzerrungen, die durch den Gravitationslinseneffekt entstehen, vermied. Durch die Analyse des Rotverschiebungsphänomens mithilfe spektroskopischer Techniken wurde jede Ungewissheit über den Abstand und das tatsächliche Alter dieses Himmelsobjekts ausgeschaltet.

Die Bedeutung dieser Analyse liegt darin, dass sie einen direkten Beobachtungsnachweis gegenüber vorherigen theoretischen Simulationen bietet. Obwohl einige mathematische Modelle bereits auf die Existenz von Balkengalaxien vor 12,5 Milliarden Jahren hindeuteten, fehlte es an so solider empirischer Evidenz.

Bedeutung für die moderne Astrophysik

Die Forschung, die die Unterstützung des von der NASA betriebenen Space Telescope Science Institute erhielt, ist von zentraler Bedeutung für die Astrophysik. Das Verständnis über die Entstehung dieser „Zwillingsgalaxie“ der Milchstraße wird es Wissenschaftlern ermöglichen, die Parameter über den Gasfluss in massiven Systemen anzupassen.

Die Existenz dieser Barriere deutet darauf hin, dass die Galaxie bereits reif war und ihre interne Materie mit einer erstaunlichen Effizienz für ihr Alter verarbeiten konnte. Das bedeutet, dass das frühe Universum in der Lage war, stabile Strukturen in einer Geschwindigkeit zu erzeugen, die als unmöglich angesehen wurde. Nun bleibt nur noch zu klären, ob COSMOS-747706 eine Ausnahme oder die Norm in der kosmischen Morgendämmerung darstellt.