Als der Kosmos noch jung war und sich erst allmählich die ersten Galaxien bildeten und heranwuchsen, liefen viele astrophysikalischen Prozesse weit dynamischer und intensiver ab als heute. So waren viele der ersten Sterne extrem massereich und explodierten daher schon nach wenigen Millionen Jahren wieder als Supernova. In den jungen Galaxien sorgte ein reicher Nachschub an interstellaren Gasen dafür, dass die Sternbildung in deutlich höherer Rate ablief als bei den meisten heutigen Sternansammlungen. Zudem kam es häufig zu Kollisionen und Verschmelzungen von Galaxien, durch die sie heranwuchsen. All dies jedoch führte immer wieder zu starken Turbulenzen in der galaktischen Umgebung, weshalb gängige Modelle von einer wenig geordneten und eher chaotischen Struktur früher Galaxien ausgehen. Erst als sich das Geschehen mit fortschreitendem Alter des Universums beruhigte, konnten die Galaxien eine geordnete Rotation, einen zentralen Bulge und Spiralalarme ausbilden – so die Theorie.
Vom Lichtkranz zum Galaxienbild
Doch nun haben Astronomen um Francesca Rizzo vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching eine frühe Galaxie entdeckt, die nicht ins Bild passt. Die Galaxie SPT0418-47 liegt rund zwölf Milliarden Lichtjahre von uns entfernt und existierte demnach rund 1,4 Milliarden Jahre nach dem Urknall. Ihr Licht zeigt sie so, wie sie damals aussah. Wegen dieser großen Entfernung können selbst leistungsfähigste Teleskope die Merkmale solcher frühen Galaxien kaum auflösen. Doch Rizzo und ihrem Team kam ein glücklicher Zufall zu Hilfe: Eine näher liegende Galaxie schob sich zwischen die Erde und die ferne Galaxie SPT0418-47 und wirkte als Gravitationslinse: Die Schwerkraft der Vordergrund-Galaxie verzerrte und verstärkte das Licht von SPT0418-47 und diente damit quasi als kosmisches Vergrößerungsglas. Mithilfe des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) konnten die Forscher so einige Kernmerkmale der fernen Galaxie ermitteln.
Dafür mussten sie jedoch zunächst das durch die Gravitationslinse stark verzerrte Abbild von SPT0418-47 entzerren. Denn in den Rohaufnahmen erscheint die ferne Galaxie nicht als Sternenansammlung, sondern als nahezu perfekt kreisförmiger Lichtkranz um die Vordergrund-“Linse”. Die Forscher nutzten eine speziell dafür entwickelte computergestützte Modellierungstechnik, um das wahre Aussehen der fernen Galaxie zu rekonstruieren. “Als ich das rekonstruierte Bild von SPT0418-47 zum ersten Mal sah, konnte ich es nicht glauben: Eine Schatztruhe öffnete sich“, berichtet Rizzo. Denn wie die Bilder enthüllten, scheint SPT0418-47 mindestens zwei für unsere Milchstraße typische Merkmale aufzuweisen: Zum einen besitzt sie bereits einen Bulge, die große Ansammlung von Sternen, die dicht um das galaktische Zentrum gepackt sind. Dies sei das erste Mal, dass ein Bulge so früh in der Geschichte des Universums beobachtet wurde, so die Astronomen. Zum anderen aber entspricht ihre Rotation in der Verteilung der Bewegungsgeschwindigkeiten über die Scheibe der heutiger Spiralgalaxien.
