In ferner Galaxie wurde Wasser entdeckt

In einer weit entfernten Galaxie haben Forscher Wasser und Kohlenstoffmonoxid nachweisen können. Wissenschaftler der Universität Illinois, unter der Leitung von Sreevani Jarugula, haben mit sogenannten ALMA-Teleskopen in Chile die Galaxie SPT0311-58 untersucht.

SPT0311-58 ist die massivste so weit entfernte Galaxie, die uns bekannt ist. Und darin wurde nun das bisher älteste und fernste Wasser bestätigt. Das kosmische Objekt besteht aus einem Galaxien-Paar und wurde bereits 2017 entdeckt.

Die Beiden bilden die grösste regulär sternbildende Galaxie, die der Astronomie bekannt ist. 12,88 Milliarden Lichtjahre von unserer Erde entfernt produzieren sie Sterne – rund 1000-fach so schnell wie unsere Milchstrasse.

Die Galaxie wird auf die Zeit datiert, als das Universum nur 780 Millionen Jahre alt war; das sind nur rund fünf Prozent seines jetzigen Alters. Diese Zeit wird «Reionisierung» genannt. SPT0311-58 hat mehr Sternenstaub und Gas als die meisten anderen Galaxien im Universum.

Das leistungsstarke Radioteleskop ALMA untersuchte die Moleküle. Somit erhielten die US-Forscher Einblick, welche Stoffe so kurz nach der Bildung der ersten Elemente schon existierten.

In der grösseren der beiden Galaxien konnten die Wissenschaftler Moleküle von Kohlenstoffmonoxid und Wasser feststellen. Diese gelten als zweit- und dritthäufigste Moleküle im frühen Universum.

Die Moleküle konnten über Radiowellenspektren gemessen werden. Dies funktioniert wie folgt: Die neuen Sterne in der Galaxie strahlen hartes UV-Licht aus. Der galaktische Staub absorbiert dieses Licht und emittiert infrarote Photone, die das elektromagnetische Feld um die Moleküle anregen.

Da die Galaxie sehr alt ist, verschieben sich die Absorptionslinien stärker in den roten Bereich. Dies ist auch bei SPT0311-58 der Fall. Im Strahlenspektrum auf den ALMA-Aufnahmen sind dann jeweils die Charakteristika der Moleküle sichtbar. Die Forscher stiessen dabei auf zahlreiche Wassermoleküle.

Weil das Galaxien-Paar so viel Sternenstaub und Gas enthält, ist es ideal für die Forschung. Die Studie gibt nicht nur Antworten zu Wasser im Universum. Sie werfe auch die wichtige Frage auf «Wie konnte sich so früh im Universum so viel Staub und Wasser ansammeln?» Dies sagte Astronomin Sreevani Jarugula in der ALMA-Mitteilung.

Die Ergebnisse würden viele potenzielle Möglichkeiten schaffen, die Moleküle zu untersuchen. Und so besser zu verstehen, wie diese lebensschaffenden Elemente die Entwicklung des Universums prägten, so Jarugula. Die Studie erschien im «Astrophysicical Journal».