Astronomen entdecken am weitesten entfernte Quallengalaxie

Was ist eine Quallengalaxie?

Eine Quallengalaxie ist ein einzigartiger Typ von Himmelskörper, der in dichten Galaxienhaufen vorkommt und durch lange, hinterherziehende „Tentakel“ aus Gas und neugeborenen Sternen gekennzeichnet ist, die dem wirbellosen Meerestier ähneln. Diese tentakelartigen Ströme entstehen durch eine gewaltsame Wechselwirkung mit der Umgebung, insbesondere wenn sich eine Galaxie mit hoher Geschwindigkeit durch einen heißen, dichten Haufen anderer Galaxien bewegt.

Dr. Ian Roberts, ein Banting Postdoctoral Fellow am Waterloo Centre for Astrophysics, identifizierte kürzlich ein prominentes Beispiel für dieses Phänomen im fernen Universum. Die visuelle Morphologie einer Quallengalaxie ist durch eine Standard-Galaxienscheibe definiert, gepaart mit hellblauen Knoten junger Sterne, die sich innerhalb der hinterherziehenden Gasschweife befinden. Diese Sterne entstehen nicht im Hauptkörper der Galaxie, sondern werden stattdessen innerhalb des abgestreiften Gases ins Leben gerufen, während dieses in das Intra-Cluster-Medium gezogen wird.

Die Beobachtung dieser Strukturen erfordert fortschrittliche Instrumente, da die „Tentakel“ oft schwach ausgeprägt sind und durch die gewaltigen Entfernungen des tiefen Weltraums verdeckt werden. Im Fall der Entdeckung durch die University of Waterloo nutzten Wissenschaftler das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST), um diese filigranen Merkmale in einer Rekordentfernung aufzulösen. Die Daten enthüllten, dass Galaxien bereits vor 8,5 Milliarden Jahren jene physikalischen Transformationen durchliefen, die erforderlich sind, um dieses markante, quallenähnliche Aussehen zu erzeugen.

Was ist Ram-Pressure-Stripping in Galaxien?

Ram-Pressure-Stripping (Staudruck-Stripping) ist der astrophysikalische Prozess, bei dem das Gas innerhalb einer Galaxie durch den Druck des Intra-Cluster-Mediums gewaltsam entfernt wird, während sich die Galaxie durch einen Haufen bewegt. Dieser „Wind“ aus heißem, dichtem Gas wirkt wie eine physische Barriere, die das interne kalte Gas der Galaxie aus ihrem Gravitationspotenzial hinaus in den umgebenden Raum drückt.

Die Mechanik des Ram-Pressure-Stripping wird oft mit der Erfahrung eines Radfahrers verglichen, der gegen starken Gegenwind anfährt, wobei die Kraft der Luft gegen ihn drückt. Im Vakuum des Weltraums besteht dieser „Wind“ jedoch aus dem diffusen, aber extrem heißen Plasma, das Galaxienhaufen durchdringt. Wenn eine Galaxie mit hoher Geschwindigkeit in das Zentrum eines Haufens fällt, wird der Druck so intensiv, dass er die eigene Schwerkraft der Galaxie überwindet, was zur Bildung der langen Schweife aus Gas führt, die die Morphologie der Quallengalaxie definieren.

Laut der in The Astrophysical Journal veröffentlichten Forschungsarbeit ist dieser Prozess grundlegend für den Lebenszyklus einer Galaxie. Durch das Entfernen des für die Sternentstehung notwendigen kalten Gases bringt das Ram-Pressure-Stripping die Sternbildung in einer Galaxie effektiv zum Erliegen („Quenching“), was letztendlich zu ihrem Tod als „rotes und totes“ elliptisches Objekt führt. Die Beobachtung dieses Prozesses durch das Team der University of Waterloo bei einer so hohen Rotverschiebung (z = 1,156) deutet darauf hin, dass diese gewaltsamen Umweltinteraktionen viel früher in der kosmischen Geschichte stattfanden als bisher modelliert.

Die Entdeckung von COSMOS2020-635829

Die Entdeckung der als COSMOS2020-635829 bekannten Kandidatin für eine Quallengalaxie stellt einen Meilenstein in der beobachtenden Astronomie dar und markiert das am weitesten entfernte jemals aufgezeichnete Objekt dieser Art bei z = 1,156. Durch die Identifizierung dieses Objekts im COSMOS-Feld haben Forscher den Zeitrahmen für das Auftreten dieser aktiven Stripping-Prozesse im frühen Universum weiter in die Vergangenheit verschoben.

Wissenschaftler des Waterloo Centre for Astrophysics machten die Entdeckung bei der Auswertung von Daten des Cosmic Evolution Survey Deep field (COSMOS). Dieser spezifische Himmelsausschnitt ist ein primäres Ziel für Teleskope wie das JWST, da er weit entfernt von der Ebene der Milchstraße liegt und einen klaren Blick auf das ferne Universum ohne Störungen durch lokale Sterne oder Staub bietet. Da das Feld von beiden Hemisphären aus sichtbar ist, bietet es eine standardisierte Region für Multi-Wellenlängen-Studien der galaktischen Evolution.

Die Nahinfrarot-Fähigkeiten des JWST waren entscheidend für den Nachweis der hellblauen Knoten und schwachen Gasschweife von COSMOS2020-635829. Bei einer Rotverschiebung von 1,156 ist das Licht dieser Galaxie etwa 8,5 Milliarden Jahre gereist, bevor es die Spiegel des Teleskops erreichte. „Wir haben eine große Menge an Daten aus dieser gut untersuchten Region gesichtet... in der Hoffnung, Quallengalaxien zu entdecken, die zuvor noch nicht untersucht wurden“, sagte Dr. Ian Roberts in einer Pressemitteilung vom 17. Februar 2026. Die sofortige Identifizierung dieser undokumentierten Galaxie unterstreicht die beispiellose Empfindlichkeit moderner Weltraumobservatorien.

Warum ist die Entdeckung von COSMOS2020-635829 für das frühe Universum bedeutend?

Die Entdeckung von COSMOS2020-635829 ist von Bedeutung, da sie beweist, dass das Ram-Pressure-Stripping bereits vor 8,5 Milliarden Jahren Galaxien aktiv transformierte – viel früher, als aktuelle Modelle der Haufenbildung vorhersagten. Dieser Befund deutet darauf hin, dass das frühe Universum bereits „raue“ Umgebungen enthielt, die in der Lage waren, Galaxien ihr Gas zu entziehen und ihre Eigenschaften während einer Periode schnellen kosmischen Wachstums zu verändern.

Vor dieser Forschungsarbeit glaubten viele Astrophysiker, dass sich Galaxienhaufen vor 8,5 Milliarden Jahren noch in ihren anfänglichen, desorganisierten Stadien befanden. Es wurde theorisiert, dass das Intra-Cluster-Medium noch nicht dicht oder heiß genug war, um den signifikanten Staudruck auszuüben, der für die Entstehung von Quallengalaxien erforderlich ist. Die Ergebnisse des Teams der University of Waterloo stellen diesen Zeitplan jedoch infrage und deuten darauf hin, dass Haufen bereits viel früher als erwartet reif genug waren, um Galaxien durch Gasentzug „abzutöten“.

Die Auswirkungen dieser Studie erstrecken sich auf unser Verständnis des modernen Universums und seiner hohen Population „toter“ Galaxien. Dr. Ian Roberts merkt an, dass die in den JWST-Daten beobachteten rauen Haufenumgebungen wahrscheinlich eine grundlegende Rolle beim Aufbau der großen Population von Galaxien ohne Sternbildung spielten, die man heute in Haufen sieht. Durch die Beobachtung dieser transformierten Galaxien in ihren frühen Stadien können Forscher den Übergang von aktiven, gasreichen Spiralen zu den ruhenden, gasarmen Zuständen, die viele reife Haufen charakterisieren, besser kartieren.

In Zukunft hat das Waterloo-Team bereits zusätzliche Beobachtungszeit auf dem James-Webb-Weltraumteleskop beantragt, um Folgestudien durchzuführen. Zukünftige Daten werden eine detailliertere spektroskopische Analyse des hinterherziehenden Gases und des Alters der Sterne innerhalb der „Tentakel“ ermöglichen. Dies wird weitere Klarheit über die Geschwindigkeit des Ram-Pressure-Stripping-Prozesses schaffen und darüber, wie dieser in verschiedenen Epochen der 13,8 Milliarden Jahre alten Geschichte des Universums variierte.

• Primärer Forschungstitel: JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z = 1.156
• Hauptautor: Dr. Ian Roberts, University of Waterloo
• Veröffentlichung: The Astrophysical Journal (DOI: 10.3847/1538-4357/ae3824)
• Wichtige Kennzahl: Rotverschiebung z = 1,156 (8,5 Milliarden Jahre Rückblickzeit)
• Observatorium: James-Webb-Weltraumteleskop (JWST)