National Aeronautics and Space Administration
Über das Bild
Nach aktuellen Beobachtungen ist das Universum etwa 13,7 Milliarden Jahre alt. Wir wissen, dass Licht Zeit braucht, um sich fortzubewegen. Wenn wir also ein Objekt beobachten, das 13 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, dann ist dieses Licht seit 13 Milliarden Jahren auf dem Weg zu uns. Im Wesentlichen sehen wir das Objekt so, wie es vor 13 Milliarden Jahren erschienen ist.
Mit jedem Jahr, das vergeht, ermöglicht es uns unsere neueste Technologie, immer weiter zurück zu sehen.
Das Bild, das wir für diese Station unserer Reise verwenden, ist das Hubble Ultra Deep Field (UDF). Das UDF ist eine der tiefsten Ansichten des sichtbaren Universums, die es bis heute gibt; mit Sicherheit war es die tiefste, als es in den Jahren 2003-2004 erstellt wurde. In dieser Ansicht, die eine Art „Kernprobe“ eines sehr schmalen Himmelsabschnitts in der Nähe des Sternbilds Fornax darstellt, sind etwa 10.000 Galaxien zu sehen. Die kleinsten, rötlichsten Galaxien auf dem Bild, von denen es etwa 100 gibt, gehören zu den am weitesten entfernten bekannten Objekten!
Das UDF blickt etwa 13 Milliarden Jahre zurück (etwa 400 bis 800 Millionen Jahre nach dem Urknall). Galaxien, die in diesem Zeitraum existierten, wären sehr jung und würden sich in Struktur und Aussehen stark von den großen Spiralen unterscheiden, die wir heute in der Nähe sehen.
Was ist das am weitesten von der Erde entfernte bekannte Objekt?
Aktualisierung am 03.02.16: Hier sind die neuesten Kandidaten (Stand: September bzw. Mai 2015) für die am weitesten entfernte bisher entdeckte Galaxie. EGS8p7 in mehr als 13,2 Milliarden Lichtjahren Entfernung und EGS-zs8-1 in 13,1 Milliarden Lichtjahren Entfernung.
Im Dezember 2012 gaben Astronomen die Entdeckung von sieben primitiven Galaxien durch das Hubble-Weltraumteleskop bekannt, die mehr als 13 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind. Die Ergebnisse stammen aus einer Durchmusterung desselben Himmelsabschnitts, der als Ultra Deep Field (UDF) bekannt ist. Bei dieser Durchmusterung mit der Bezeichnung UDF12 wurde die Hubble-Weitwinkelkamera 3 eingesetzt, um im nahen Infrarotlicht tiefer in den Weltraum zu blicken als bei jeder früheren Hubble-Beobachtung.
Warum im Infrarot? Weil sich das Universum ausdehnt; je weiter wir also zurückblicken, desto schneller entfernen sich Objekte von uns, wodurch sich ihr Licht in den roten Bereich verschiebt. Rotverschiebung bedeutet, dass Licht, das als ultraviolettes oder sichtbares Licht ausgestrahlt wird, mehr und mehr zu röteren Wellenlängen verschoben wird.
Die extreme Entfernung dieser neu entdeckten Galaxien bedeutet, dass ihr Licht seit mehr als 13 Milliarden Jahren zu uns unterwegs ist, aus einer Zeit, als das Universum weniger als 4% seines heutigen Alters hatte.
Ihre Entdeckung, über die Sie in dem NASA-Beitrag mehr lesen können, ist aufregend, weil sie uns eine Vorstellung davon geben könnte, wie reichhaltig Galaxien in der Nähe der Ära waren, in der die Astronomen glauben, dass sich Galaxien erstmals bildeten. (Phil Plait hat auch eine gute Kolumne über diese Entdeckung.)
Zurzeit scheint es, dass eine der Galaxien in dieser jüngsten Hubble-Entdeckung einen Entfernungsrekord aufstellt – sie wurde 380 Millionen Jahre nach dem Urknall mit einer Rotverschiebung von 11,9 beobachtet. Das bedeutet, dass das Licht dieser Galaxie (unten abgebildet) vor 13,3+ Milliarden Lichtjahren das Universum verlassen hat.
Vor knapp einem Monat war der aktuelle Kandidat dieses Objekt: eine junge Galaxie namens MACS0647-JD. Sie ist nur ein winziger Bruchteil der Größe unserer Milchstraße – und wurde 420 Millionen Jahre nach dem Urknall beobachtet, als das Universum 3 Prozent seines heutigen Alters von 13,7 Milliarden Jahren hatte. Um diese Galaxie zu entdecken, nutzten die Astronomen die starke Schwerkraft des massereichen Galaxienhaufens MACS J0647+7015, um das Licht der fernen Galaxie zu vergrößern; dieser Effekt wird Gravitationslinseneffekt genannt.
Anfang 2012 entdeckte ein Team von Astronomen mit der kombinierten Leistung der NASA-Weltraumteleskope Spitzer und Hubble sowie mit Hilfe von Gravitationslinsen die damals möglicherweise am weitesten entfernte Galaxie, die je gesehen wurde. Das Licht dieser jungen Galaxie, MACS1149-JD, wurde ausgesandt, als unser 13,7 Milliarden Jahre altes Universum gerade einmal 500 Millionen Jahre alt war.
Im Jahr 2010 wurde im Hubble Ultra Deep Field ein Kandidat für die am weitesten entfernte Galaxie gefunden. UDFy-38135539 ist vermutlich 13,1 Milliarden Lichtjahre entfernt. Weitere Informationen finden Sie in diesem Artikel im Blog von Phil Plait. Ich habe seine beschrifteten Bilder verwendet:
Die Objekte im Hubble Ultra Deep Field sind vielleicht die am weitesten entfernten bekannten Objekte, aber es gibt noch andere Anwärter.
Zu ihnen gehört eine Galaxie namens Abell 1835 IR1916, die 2004 von Astronomen der Europäischen Südsternwarte mit einem Nahinfrarot-Instrument am Very Large Telescope entdeckt wurde. Das Objekt ist für uns aufgrund der Gravitationslinse des Galaxienhaufens Abell 1835 sichtbar, der sich zwischen diesem Objekt und uns befindet. Man schätzt, dass diese Galaxie etwa 13,2 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, was bedeutet, dass sie etwa 500 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden ist. Allerdings wurde dieser Fund noch nicht von anderen Instrumenten verifiziert – das Spitzer-Weltraumteleskop versuchte es 2006 ohne Erfolg.
Auch im Jahr 2004 entdeckte ein Team, das sowohl das Hubble-Weltraumteleskop als auch das Keck-Observatorium benutzte, eine Galaxie, von der man annimmt, dass sie etwa 13 Milliarden Jahre von uns entfernt ist. Sie wurde bei der Beobachtung des Galaxienhaufens Abell 2218 entdeckt. Das Licht der weit entfernten Galaxie wurde aufgrund von Gravitationslinsen sichtbar. Das sehr weit entfernte Objekt ist eingekreist. Weitere Informationen finden Sie in dieser Pressemitteilung.
Dann gibt es das James Webb Space Telescope im Infrarotbereich. Hubble kann zwar im nahen Infrarot arbeiten, aber nicht im mittleren Infrarot, und für Objekte mit sehr hohen Rotverschiebungen bräuchte man ein leistungsstarkes Teleskop mit mittlerem Infrarot, um diese weit entfernten Objekte zu sehen. JWST wird in der Lage sein, bis zu den ersten leuchtenden Objekten zurückzublicken, die nach dem Urknall entstanden sind.
Eines der Ziele von JWST ist es sogar, noch weiter zurückzublicken, bis zu 200 Millionen Jahre nach dem Urknall. Ein Modell der Galaxienentwicklung geht davon aus, dass sich die ersten Galaxien damals bildeten, und wir brauchen JWST, um diese theoretische Vorhersage zu testen!
(Anmerkung: JWST wird in der Lage sein, diese ersten Galaxien ohne die Hilfe von Gravitationslinsen zu sehen; Gravitationslinsen könnten es uns ermöglichen, sie besser zu sehen, aber sie würden uns nicht notwendigerweise weiter in die Vergangenheit zurückblicken lassen).
Entfernungsangaben
Einige der neu entdeckten Objekte könnten über 13 Milliarden Lichtjahre entfernt sein, wie aus einem Standardmodell des Universums abgeleitet. Um die vermuteten Entfernungen dieser Objekte zu bestätigen, wird jedoch eine leistungsstarke neue Generation von Teleskopen wie das James Webb Space Telescope benötigt.
Wenn man 13 Milliarden Lichtjahre in Kilometer umrechnet, gibt es eine erstaunliche Anzahl von Nullen – es ergibt sich eine Entfernung von etwa 123.000.000.000.000.000.000.000 km.
Mit fortschreitender Zeit können wir immer weiter in die Ferne sehen, was uns einen Einblick in die Anfänge der Existenz des Universums gibt!
Wie berechnet man Entfernungen dieser Größenordnung?
Bei diesen Entfernungen werden die Rotverschiebungen der Objekte verwendet und das Hubble-Gesetz auf das ferne Universum ausgedehnt. Dazu muss man wissen, wie schnell sich das Universum zu jedem Zeitpunkt ausgedehnt hat. Dies lässt sich aus der Menge der normalen und dunklen Materie sowie der dunklen Energie berechnen. Probieren Sie den Javascript-Kosmologie-Rechner von Prof. Wright aus:
http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html
Für weitere Informationen zum Hubble-Gesetz lesen Sie bitte den Abschnitt über die Bestimmung der Entfernungen zu den nächstgelegenen Superhaufen.
Warum sind diese Entfernungen für Astronomen wichtig?
Wissenschaftler haben das Alter des Universums auf 13,73 Milliarden Jahre geschätzt (mit einer Unsicherheit von etwa 120 Millionen Jahren). Wenn wir ein Objekt beobachten, das 13 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, sehen wir es im Wesentlichen so, wie es vor 13 Milliarden Jahren war, als das Universum noch jung war. Die Möglichkeit, das frühe Universum zu sehen und damit hoffentlich zu verstehen, ist wichtig, um zu verstehen, wie es entstanden ist. Wenn wir weit genug zurückblicken, können wir vielleicht einen Blick auf die ersten Galaxien erhaschen, als sie sich gerade bildeten. Vielleicht werden wir eines Tages in der Lage sein, die ersten Anfänge zu sehen. Könnten wir sogar noch weiter zurückblicken als das? Nur die Zeit (und die Technik) werden es zeigen!
Reisezeit
Bei einer Geschwindigkeit von 17,3 km/sec (die Geschwindigkeit, mit der sich die Voyager von der Sonne entfernt) würde es etwa 225.000.000.000.000 Jahre dauern, diese Entfernung zu erreichen. Bei Lichtgeschwindigkeit würde es 13 Milliarden Jahre dauern!
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