Astronomen glauben, eine große Anzahl bisher unentdeckter Galaxien gefunden zu haben.
Sie nutzten 141 Aufnahmen des Herschel-Satelliten, der auf infrarotes Licht spezialisiert ist. Durch Überlagerung der Bilder erstellten sie das tiefste jemals erhaltene Infrarotbild. Diese Methode enthüllte fast 2000 extrem weit entfernte Galaxien. Einige davon waren vermutlich bislang völlig unbekannt.
Wenn ein Bild unscharf oder überladen ist, bleiben manche Galaxien unsichtbar, weil sie zu dicht beieinander liegen oder zu lichtschwach sind. Die Wissenschaftler verwendeten daher mathematische Werkzeuge, um winzige Helligkeitsschwankungen im Bild zu analysieren. So konnten sie abschätzen, wie viele Galaxien in diesen unscharfen Bereichen vorhanden sind, ohne sie direkt zu sehen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine ganze Population von Galaxien "verborgen" bleibt, weil sie klassischen Teleskopen entgeht. Diese Galaxien könnten helfen, die Entstehung des Universums besser zu verstehen.
Der Herschel-Satellit, der von 2009 bis 2013 in Betrieb war, beobachtete infrarotes Licht von kalten oder weit entfernten Objekten. Sein Hauptinstrument SPIRE untersuchte vier Jahre lang regelmäßig denselben Himmelsausschnitt. Diese in Archiven gespeicherten Daten liefern auch mehr als zehn Jahre nach Missionsende noch neue Entdeckungen.
Forscher betonen, dass etwa die Hälfte des von Sternen erzeugten Lichts von kosmischem Staub absorbiert und als Infrarotlicht wieder abgestrahlt wird. Ohne solche Beobachtungen entgeht uns dieser Teil der universellen Energie. Die hier entdeckten "verborgenen" Galaxien könnten einen Teil dieser "fehlenden" Energie in aktuellen Modellen erklären.
Kompositbild des SPIRE-Tiefenfelds, kombiniert aus drei Infrarot-Wellenlängen.
Die Flecken repräsentieren einzelne Galaxien oder Galaxiengruppen.
Bildnachweis: Chris Pearson et al.
Eine neue Weltraummission namens PRIMA wird derzeit geplant, um weiter vorzudringen. Das internationale Projekt sieht ein 1,8-Meter-Teleskop für fernes Infrarot vor. Es gehört zu den beiden Finalisten für die nächste große NASA-Mission mit einem Budget von einer Milliarde Dollar.
Die Studienergebnisse wurden in den
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht. Sie zeigen sowohl die Bedeutung der weiteren Auswertung der Herschel-Archive als auch den Bedarf an leistungsfähigeren Instrumenten zur Bestätigung dieser Beobachtungen.
Warum ist Infrarot für die Erforschung des Universums entscheidend?
Viele Sterne entstehen in Staubwolken. Dieser Staub blockiert sichtbares Licht, lässt aber Infrarotlicht durch.
Infrarotteleskope können daher sehen, was andere nicht sehen: Sternentstehungsgebiete, weit entfernte oder verborgene Galaxien sowie sehr kalte Objekte. Schätzungsweise 50% der Sternenenergie im Universum wird als Infrarotlicht abgestrahlt.
Infrarot ist somit unverzichtbar für ein vollständiges Bild des Universums. Es ergänzt Beobachtungen im sichtbaren Licht und Radiowellen.
Zukünftige Missionen wie PRIMA werden diese verborgenen Bereiche des Universums noch detaillierter untersuchen.
Wie untersuchen Astronomen unsichtbare Galaxien?
Manche Galaxien sind zu lichtschwach oder zu weit entfernt für direkte Beobachtung. Andere gehen in unscharfen oder überfüllten Bildern unter. Zum Nachweis nutzen Wissenschaftler statistische Methoden.
Sie messen minimale Helligkeitsschwankungen in Tiefenaufnahmen. So lässt sich die Anzahl vorhandener Galaxien schätzen, selbst wenn sie nicht einzeln sichtbar sind. Diese P(D)-Analyse verwandelt scheinbares "Rauschen" oder unscharfe Flecken in wissenschaftliche Daten. Hier half sie, mögliche verborgene Galaxien aufzuspüren.
Doch für genauere Studien werden empfindlichere Teleskope benötigt, die diese Galaxien einzeln auflösen und bei anderen Wellenlängen beobachten können.
Quelle: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society