In unserer kosmischen Heimat, der Milchstraße, flammen heute höchstens eine Handvoll neue Sterne pro Jahr auf. Vor rund zehn Milliarden Jahren war die Sternproduktionsrate im Universum deutlich höher - besonders in den sogenannten Submillimeter-Galaxien. Sie produzierten rund tausendmal mehr Sterne als die Milchstraße heute. Die Sternenfabriken konnten ihre Massenproduktion wohl für rund eine Milliarde Jahre aufrechterhalten, berichten Forscher um Desika Narayanan vom Haverford College, US-Bundesstaat Pennsylvania, jetzt im britischen Fachblatt "Nature" .

Die superhellen Riesengalaxien waren die leuchtstärksten des Universums. Man kann sie noch heute beobachten, denn ein Blick in die Tiefe des Weltalls ist immer auch ein Blick zurück in die Vergangenheit: Das Licht einer zehn Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie war zehn Milliarden Jahre lang zu uns unterwegs. Wir sehen sie also, wie sie gut drei Milliarden Jahre nach dem Urknall ausgesehen hat. Der Anfang des Universums liegt rund 13,8 Milliarden Jahre zurück.

Für die Entstehung der leuchtstarken Submillimeter-Galaxien (SMG) existieren zwei konkurrierende Modelle: Sie könnten durch den Zusammenstoß und die Verschmelzung kleinerer Galaxien entstanden sein. Das hätte viel Gas in den Galaxien aufgewirbelt. Ballen sich solche Gasmengen zusammen, wird die Sternproduktion angekurbelt, allerdings sinkt sie in einer - kosmologisch gesehen - kurzen Zeit von typischerweise 100 Millionen Jahren wieder ab.

500 bis 1000 neue Sterne pro Jahr

Dieses Modell kann jedoch nicht die beobachtete Zahl der SMG erklären, denn Zusammenstöße von Galaxien waren auch im jungen Universum zu selten. Alternativ könnten die Riesengalaxien durch einen konstanten Zustrom von intergalaktischem Gas kontinuierlich gewachsen sein. Das hätte die Sternproduktion für längere Zeit auf hohem Niveau gehalten. Dieses Modell hat jedoch Schwierigkeiten, die beobachtete Helligkeit der SMG zu erklären.

Das Team um Narayanan hat die Bedingungen des jungen Universums nun im Computer nachgestellt und eine Simulation ablaufen lassen, mit der sich die Entstehung von Galaxien detaillierter beobachten lässt als mit früheren Modellrechnungen. Die Berechnungen zeigten, dass kontinuierlich eingesammeltes intergalaktisches Gas das rasante Wachstum tatsächlich erklären kann.

Gas-Recycling

Allerdings recycelt der Sternhaufen in der Simulation zusätzlich auch ausgestoßenes Gas, das explodierende Sterne ins All hinausschleudern. Durch die gigantische Schwerkraft der Riesengalaxien kann das hinausgeschleuderte Gas nämlich nicht entkommen, sondern fällt zurück, wo es für die Produktion neuer Sterne zusätzlich zur Verfügung steht. Unter diesen Bedingungen entstanden in der Simulation Riesengalaxien mit langlebiger Stern-Massenproduktion, die für typischerweise eine Milliarde Jahre 500 bis 1000 neue Sterne pro Jahr erzeugen können.

Die Entstehung von SMG durch Galaxienkollisionen wird durch das neue Modell nicht ausgeschlossen, betonen die Forscher, sie ist nur sehr viel seltener. Die Simulation könne sowohl die beobachtete Helligkeit als auch die Zahl der Submillimeter-Galaxien recht gut erklären, heißt es in einem Begleitkommentar in "Nature". Es handele sich um ein beeindruckend realistisches Modell, das einen ersten Blick hinter die Fassade dieser Kolosse in den Tiefen des Alls ermögliche, urteilt Romeel Davé von der University of the Western Cape in Kapstadt. Aber es sei sicherlich nicht das letzte Wort in Sachen superhelle Galaxien.