Wie groß ist das Universum? So groß wie das fernste Objekt, das wir entdecken, könnte eine Antwort darauf lauten. Das stimmt aber nicht ganz: Das am weitesten entfernte sichtbare Objekt markiert nur die Grenzen des beobachtbaren Universums. Dabei könnte es sich um GN-z11 handeln. Ein Team von Astronomen nutzte das Keck I-Teleskop, um die Entfernung zu dieser uralten Galaxie zu messen. Sie stellten fest, dass GN-z11 nicht nur die älteste, sondern auch die am weitesten entfernte Galaxie ist. Sie ist so weit entfernt, dass sie tatsächlich die Grenze des beobachtbaren Universums selbst definiert. Das Team hofft, dass seine Studie Licht auf eine Periode der kosmologischen Geschichte werfen kann, als das Universum nur ein paar hundert Millionen Jahre alt war.

“Aus früheren Studien wussten wir, dass die Galaxie GN-z11 die am weitesten von uns entfernte nachweisbare Galaxie sein könnte, mit einer Distanz von 13,4 Milliarden Lichtjahren oder 134 Trilliarden Kilometer”, sagt Professor Nobunari Kashikawa von der Abteilung für Astronomie an der Universität von Tokio. “Aber eine solche Entfernung zu messen und zu verifizieren ist keine leichte Aufgabe.”

Kashikawa und sein Team haben die so genannte Rotverschiebung von GN-z11 gemessen; dies bezieht sich auf die Art und Weise, wie sich das Licht ausdehnt, also röter wird, je weiter es sich bewegt. Bestimmte chemische Signaturen, sogenannte Emissionslinien, prägen deutliche Muster in das Licht von weit entfernten Objekten ein. Indem sie messen, wie gestreckt diese verräterischen Signaturen sind, können die Astronomen ableiten, wie weit das Licht gereist sein muss, und so die Entfernung von der Zielgalaxie ermitteln.

“Wir haben uns speziell das ultraviolette Licht angeschaut, da dies der Bereich des elektromagnetischen Spektrums ist, von dem wir erwarteten, die rotverschobenen chemischen Signaturen zu finden”, sagt Kashikawa. “Das Hubble-Weltraumteleskop hat die Signatur mehrfach im Spektrum von GN-z11 entdeckt. Allerdings kann selbst Hubble die ultravioletten Emissionslinien nicht in dem Maße auflösen, wie wir es brauchten. Also wandten wir uns an einen moderneren bodengebundenen Spektrographen, ein Instrument zur Messung von Emissionslinien namens MOSFIRE, das am Keck-I-Teleskop auf Hawaii montiert ist.”

MOSFIRE erfasste die Emissionslinien von GN-z11 im Detail, was dem Team eine viel bessere Abschätzung seiner Entfernung ermöglichte, als es mit früheren Daten möglich war. Wenn man mit Entfernungen in diesen Größenordnungen arbeitet, ist es nicht sinnvoll, unsere gewohnten Einheiten von Kilometern oder sogar Vielfachen davon zu verwenden; stattdessen benutzen die Astronomen einen Wert, der als Rotverschiebungszahl bekannt ist und mit z bezeichnet wird. Kashikawa und sein Team verbesserten die Genauigkeit des z-Wertes der Galaxie um den Faktor 100. Wenn nachfolgende Beobachtungen dies bestätigen können, dann können die Astronomen mit Sicherheit sagen, dass GN-z11 die am weitesten entfernte Galaxie ist, die jemals im Universum entdeckt wurde.

Das Universum selbst ist inzwischen allerdings viel größer, denn während das Licht der Galaxie GN-z11 es durcheilt hat, hat es sich immer schneller ausgedehnt. Astronomen schätzen derzeit einen Durchmesser von 90 Milliarden Lichtjahren. Was sich jenseits des beobachtbaren Universums befindet, werden wir nie herausfinden können.