Extragalaktische Archäologie: Die 12 Milliarden Jahre alte Geschichte der Spiralgalaxie NGC 1365 rekonstruiert

Astronomen haben einen bedeutenden Meilenstein in der Weltraumforschung erreicht, indem sie die präzise Methode der chemischen Archäologie erstmals auf eine Galaxie außerhalb unserer Milchstraße anwandten. Diese Pionierarbeit markiert den Beginn eines völlig neuen Forschungsfeldes, das als „extragalaktische Archäologie“ bezeichnet wird. Die wegweisende Studie, die am 23. März 2026 in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde, ermöglichte es, die 12 Milliarden Jahre umfassende Entwicklungsgeschichte der Spiralgalaxie NGC 1365 zu rekonstruieren. Geleitet wurde die Untersuchung von Lisa Kewley, der Direktorin des Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), die hervorhob, dass dies der erste Fall ist, in dem chemische Archäologie mit einer solchen Detailtiefe jenseits unserer eigenen Galaxie zum Einsatz kam.

Die für dieses Projekt notwendigen Daten wurden im Rahmen des TYPHOON-Surveys gewonnen, wobei das Irénée-du-Pont-Teleskop am Las-Campanas-Observatorium genutzt wurde. Dieses Instrument lieferte die erforderliche hohe räumliche Auflösung, um einzelne Sternentstehungsgebiete innerhalb der Galaxie individuell zu analysieren. Das Forschungsteam kartierte die Verteilung von Sauerstoff über mehr als 4.500 räumliche Pixel, sogenannte Spaxels, in NGC 1365. Sauerstoff diente dabei als zentraler Indikator, da er in massereichen Sternen schnell produziert und durch Supernova-Explosionen im Kosmos verteilt wird. Diese Sauerstoffkarten fungieren wie ein Palimpsest, auf dem jeder Prozess – von gewaltigen Sternexplosionen bis hin zu galaktischen Verschmelzungen – seine ganz eigene, lesbare Spur hinterlassen hat.

Die Ergebnisse der Studie bestätigen, dass NGC 1365 ihre Existenz als vergleichsweise kleines System begann. Die zentralen Regionen der Galaxie formten sich bereits in einer sehr frühen Phase des Universums und wurden in einem Zeitraum vor etwa 11,9 bis 12,5 Milliarden Jahren durch Kollisionen und Verschmelzungen mit Zwerggalaxien massiv mit Sauerstoff angereichert. Im Gegensatz dazu entwickelten sich die markanten äußeren Spiralarme erst zu einem späteren Zeitpunkt, wobei sie durch die kontinuierliche Aufnahme von Materie aus der Umgebung anwuchsen. Um diese komplexen chemischen Signaturen präzise zu interpretieren, glichen die Wissenschaftler ihre empirischen Beobachtungen mit hochmodernen kosmologischen Simulationen des Illustris-Projekts ab.

Besonderes Augenmerk lag dabei auf dem Modell TNG0053, bei dem die Daten von rund 20.000 simulierten Galaxien analysiert wurden. Das Illustris-Projekt, das unter der maßgeblichen Beteiligung von Experten wie Volker Springel und Mark Vogelsberger entwickelt wurde, stellt eine der umfassendsten Simulationen zur Evolution von Galaxien dar. Während die Methoden der galaktischen Archäologie bisher fast ausschließlich auf die Milchstraße angewandt wurden, um deren eigene Entstehung zu entschlüsseln, stellt diese neue Untersuchung einen gewaltigen Sprung für die Astrophysik dar. Die Wahl von NGC 1365, die sich im Fornax-Cluster in einer Entfernung von etwa 18,1 Megaparsec befindet, war dabei kein Zufall.

Die Galaxie ist fast perfekt mit ihrer Breitseite zur Erde ausgerichtet, was die Datenerfassung erheblich vereinfachte und ein gestochen scharfes Bild der galaktischen Scheibe ermöglichte. Die gewonnenen Resultate stützen das allgemeine kosmologische Modell, wonach große Spiralgalaxien – einschließlich unserer Milchstraße – primär durch die Verschmelzung mit zahlreichen kleineren Nachbarsystemen wachsen. Lars Hernquist, Professor für Astrophysik an der Harvard University und Astronom am CfA, merkte an, dass die Studie eindrucksvoll demonstriert, wie simulierte astronomische Prozesse die reale Formung von Galaxien über Milliarden von Jahren hinweg widerspiegeln.

Die Anwendung dieser innovativen Methode auf NGC 1365 liefert ein entscheidendes Fundament für zukünftige vergleichende Studien zur Galaxienevolution. Sie erlaubt es der Wissenschaft, einer fundamentalen Frage näherzukommen: Ist der Entwicklungsweg der Milchstraße typisch für das Universum oder stellt er eine Ausnahme unter den großen Spiralsystemen dar? Der erfolgreiche Abgleich der Beobachtungsdaten mit den Illustris-Simulationen verleiht dem rekonstruierten Zeitstrahl von NGC 1365 eine hohe wissenschaftliche Validität. Es bestätigt sich, dass der galaktische Kern bereits frühzeitig mit Elementen angereichert wurde, während die äußeren Strukturen über Äonen hinweg schrittweise aufgebaut wurden.