Gesundheit: Die Welt in Scheibchen

Der Blick in die Tiefe des Alls ist stets auch ein Blick in die Vergangenheit des Kosmos. Denn das Licht, das auf der Erde eintrifft, hat eine lange Reise hinter sich. Mit einem neuen Satelliten wollen die Himmelsforscher nun zehn Milliarden Jahre zurückschauen und die Entwicklung der Galaxien und Sterne wie im Zeitraffer an sich vorüberziehen lassen.

„Galex“ heißt die Wundermaschine, die die amerikanische Weltraumbehörde Nasa am Montag ins All schießen will. Die Abkürzung steht für „Galaxy Evolution Explorer“, und dieser Name ist Programm.

Hunderttausende von Galaxien wollen Heckman und seine Kollegen mit Galex beobachten. Da jedes dieser Sternsysteme in einer anderen Entfernung von uns steht und damit zu einem anderen Zeitpunkt seiner Entwicklung beobachtet wird, können die Forscher daraus Stück für Stück wie bei einem kosmischen Puzzle die Entwicklung der Galaxien über einen Zeitraum von zehn Milliarden Jahren rekonstruieren.

„Wenn wir die Entwicklung der Galaxien studieren, lernen wir also gleichzeitig die Geschichte unserer eigenen Galaxis kennen", sagt Tim Heckman von der Johns Hopkins University in Baltimore, der zu dem Wissenschaftler-Team gehört, das den Galex-Satelliten entwickelt hat. „Unsere Milchstraße ist eine ganz typische Galaxie."

„In Galaxien entstehen laufend neue Sterne. Und wir wissen heute, dass die Bildung von Planeten wie unserer Erde ein Nebenprodukt der Sternentstehung ist", sagt Heckman. „Außerdem bestehen Planeten – und alles Leben – aus schweren Elementen, Materialien die erst in Sternen hergestellt und von diesen bei ihrer Explosion im Weltall verstreut werden.“

Denn beim Urknall, der Entstehung des Kosmos vor 14 Milliarden Jahren aus einem extrem heißen und dichten Zustand, konnten sich in der brodelnden Teilchensuppe aus Neutronen, Protonen und Elektronen zunächst nur die leichten Elemente Wasserstoff und Helium, sowie eine Prise Lithium bilden. Alle schwereren Elemente wie Sauerstoff, Kohlenstoff und Eisen entstanden erst später, im Inneren der ersten Sternengeneration, durch Kernfusion.

Ihr Hauptaugenmerk richten die Astronomen nun auf die Entstehung neuer Sterne. Diese jungen, heißen Sterne leuchten besonders hell im ultravioletten Teil des Lichtspektrums. Deshalb ist Galex ein UV-Teleskop. Es muss im Weltraum stationiert werden, weil die irdische Atmosphäre, zum Glück für die belebte Natur, nur einen kleinen Teil der UV-Strahlung durchlässt. Von seiner 670 Kilometer hohen Umlaufbahn im Weltraum aus jedoch kann Galex mit seinem 50 Zentimeter großen Fernrohr ungehindert das ultraviolette Licht der fernen Galaxien empfangen.

Schon die Beobachtung der Sterne in unserer Milchstraße, einer typischen 200000 Lichtjahre großen Spiralgalaxie, hat den Astronomen gezeigt, dass die Sternentstehung nicht gleichmäßig verläuft. Auf den ersten Blick scheint alle Materie der Spiralgalaxien in einer dünnen, wenige hundert Lichtjahre dicken Scheibe konzentriert zu sein.

Doch dieser Eindruck täuscht: Die Scheibe ist in einen gewaltigen, die Galaxien umspannenden „Halo“ aus alten Sternen eingehüllt. Diese leuchten schwächer und fallen deshalb, aus der Entfernung betrachtet, weniger auf. In der Scheibe dagegen, in den hellen Spiralarmen, entstehen noch heute Sterne, in der Milchstraße rund fünf pro Jahr. Das Feuer dieser jungen Sterne prägt das Aussehen der Spiralgalaxien.

Die Astronomen gehen davon aus, dass sich die ersten Galaxien bereits eine Milliarde Jahre nach dem Urknall gebildet haben. Zuerst entstanden dabei die Sterne der Galaxien-Halos, die wir zum Teil noch heute beobachten können. Unsere Sonne dagegen ist ein Stern der zweiten Generation, die aus der mit schweren Elementen angereicherten „Asche“ der ersten Sternengeneration entstanden ist.

Es sind solche neuen Sterne, welche die Scheibe der Spiralgalaxien bilden. Wie es allerdings zur Entstehung der Scheiben im Inneren der Sternsysteme kommt, wissen die Astronomen bislang nicht. Aber vermutlich setzte dieser Vorgang vor rund zehn Milliarden Jahren ein und liegt damit im Beobachtungshorizont des Galex-Satelliten.