Nun, es war vielleicht nicht die erste Spiralgalaxie, die Forscher in Daten des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) jetzt entdeckt haben, aber die bisher älteste und am weitesten entfernte (was in der Astronomie synonym ist). Wir beobachten sie zu einer Zeit, als das Universum erst 1,4 Milliarden Jahre alt war. Heute ist es fast zehnmal so alt. Die Entdeckung einer Galaxie mit Spiralstruktur zu einem so frühen Zeitpunkt ist ein wichtiger Anhaltspunkt zur Lösung der klassischen Fragen der Astronomie: “Wie und wann sind Spiralgalaxien entstanden?”

“Ich war aufgeregt, weil ich in der bisherigen Literatur noch nie einen so klaren Beweis für eine rotierende Scheibe, eine Spiralstruktur und eine zentralisierte Massenstruktur in einer weit entfernten Galaxie gesehen hatte”, sagt Takafumi Tsukui, Hauptautor der in der Zeitschrift Science veröffentlichten Forschungsarbeit. “Die Qualität der ALMA-Daten war so gut, dass ich so viele Details erkennen konnte, dass ich dachte, es sei eine nahe gelegene Galaxie.”

Die Milchstraßengalaxie, in der wir leben, ist eine Spiralgalaxie. Spiralgalaxien sind fundamentale Objekte im Universum und machen bis zu 70 % der Gesamtzahl der Galaxien aus. Andere Studien haben jedoch gezeigt, dass der Anteil der Spiralgalaxien schnell abnimmt, wenn wir in der Geschichte des Universums zurückblicken. Wann also sind die Spiralgalaxien entstanden?

Interessant ist auch, wie Tsukui die Entdeckung gelang. Es handelt sich nämlich um einen Archivfund. Der Astronom fand im ALMA Science Archive eine Galaxie namens BRI 1335-0417. Sie existierte vor 12,4 Milliarden Jahren und enthielt eine große Menge an Staub, der das Sternenlicht verdunkelt. Das macht es schwierig, diese Galaxie mit sichtbarem Licht im Detail zu untersuchen. Andererseits kann ALMA Radioemissionen von Kohlenstoff-Ionen in der Galaxie nachweisen, was es uns ermöglicht, zu untersuchen, was in der Galaxie vor sich geht. Die Forscher fanden eine Spiralstruktur, die sich 15.000 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxie entfernt erstreckt. Das ist ein Drittel der Größe der Milchstraße. Die geschätzte Gesamtmasse der Sterne und der interstellaren Materie in BRI 1335-0417 entspricht in etwa derjenigen der Milchstraße.

“Da BRI 1335-0417 ein sehr weit entferntes Objekt ist, können wir den wahren Rand der Galaxie bei dieser Beobachtung vielleicht nicht sehen”, kommentiert Tsukui. “Für eine Galaxie im frühen Universum war BRI 1335-0417 ein Riese.”

Nun stellt sich die Frage, wie diese ausgeprägte Spiralstruktur in nur 1,4 Milliarden Jahren nach dem Urknall entstanden ist. Die Forscher zogen mehrere mögliche Ursachen in Betracht und schlugen vor, dass sie auf eine Wechselwirkung mit einer kleinen Galaxie zurückzuführen sein könnte. BRI 1335-0417 bildet aktiv Sterne und die Forscher fanden heraus, dass das Gas im äußeren Teil der Galaxie gravitativ instabil ist, was die Sternbildung begünstigt. Diese Situation tritt wahrscheinlich auf, wenn eine große Menge an Gas von außen zugeführt wird, möglicherweise durch Kollisionen mit kleineren Galaxien.

Auch das Schicksal von BRI 1335-0417 ist geheimnisumwittert. Man nimmt an, dass Galaxien, die große Mengen an Staub enthalten und im frühen Universum aktiv Sterne produzieren, die Vorfahren der riesigen elliptischen Galaxien im heutigen Universum sind. In diesem Fall würde BRI 1335-0417 ihre Form von einer Scheibengalaxie zu einer elliptischen Galaxie verändern. Oder die Galaxie bleibt entgegen der herkömmlichen Ansicht noch lange Zeit eine Spiralgalaxie.