Astronomische Beobachtung: Das langsame Erlöschen der massereichen Galaxie GS-10578 im frühen Universum

In den Weiten des frühen Kosmos haben Astronomen ein seltenes und faszinierendes Schauspiel beobachtet: Die massereiche Galaxie GS-10578, in Fachkreisen auch als „Pablos Galaxie“ bekannt, stellt ihre Sternentstehung allmählich ein. Dieser Prozess ist auf eine massive Erschöpfung der Bestände an kaltem Gas zurückzuführen, welches die fundamentale Grundlage für die Geburt neuer Sonnen bildet. Eine im Jahr 2026 durchgeführte Studie, die auf den kombinierten Beobachtungsdaten des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) und des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) basiert, liefert nun detaillierte Einblicke in dieses Phänomen. Die Forscher fanden heraus, dass ein zentrales supermassereiches Schwarzes Loch eine entscheidende Rolle dabei spielt, indem es die Galaxie daran hindert, ihre Gasreserven für die Sternbildung wieder aufzufüllen.

GS-10578 zeichnet sich durch eine für ihr kosmisches Alter außergewöhnlich hohe Masse aus; sie besitzt eine Sternenmasse, die etwa dem 200-Milliardenfachen unserer Sonne entspricht. Ihre intensivste Phase der Sternentstehung fand in einem Zeitraum vor etwa 12,5 bis 11,5 Milliarden Jahren statt, was auf eine extrem dynamische und produktive Anfangsphase hindeutet. Der nun beobachtete Prozess des Erlöschens wird als eine graduelle Unterdrückung beschrieben, die die Wissenschaftler metaphorisch als „Tod durch tausend Schnitte“ bezeichnen. Diese Beschreibung steht im Gegensatz zu bisherigen Modellen, die oft von einer plötzlichen und gewaltsamen Zerstörung ausgingen. Die Entdeckung trägt maßgeblich dazu bei, die wachsende Zahl massereicher und überraschend reifer Galaxien zu erklären, die das JWST in den letzten Jahren im frühen Universum identifiziert hat.

Das internationale Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Cambridge konnte belegen, dass das zentrale Schwarze Loch das umgebende Gas in regelmäßigen Zyklen aufheizte und aus dem System schleuderte. Dadurch wurde der Zustrom von neuem Sternmaterial effektiv unterbunden, ein Phänomen, das in der Astrophysik als „Null-Flüssigkeitsstrom“ bekannt ist. Dank der hochpräzisen Spektroskopie des JWST konnten gewaltige Winde aus neutralem Gas nachgewiesen werden, die mit einer Geschwindigkeit von rund 400 Kilometern pro Sekunde aus dem galaktischen Zentrum entweichen. Dieser massive Ausstoß führt dazu, dass die Galaxie jährlich etwa 60 Sonnenmassen an wertvollem Gas verliert. Bei dieser Rate könnte der verbleibende Brennstoffvorrat bereits in einem Zeitraum von 16 bis 220 Millionen Jahren vollständig erschöpft sein – eine extrem kurze Zeitspanne im Vergleich zur gesamten Lebensdauer einer Galaxie.

Ergänzende Daten des ALMA-Observatoriums, die speziell auf den Nachweis von Kohlenmonoxid als Indikator für kalten Wasserstoff ausgerichtet waren, bestätigten den kritischen Mangel an Brennstoff für die Sternbildung. Dr. Jan Scholz vom Cavendish-Laboratorium, ein Mitautor der Studie, hob hervor, dass das Fehlen von kaltem Gas der entscheidende Beweis für ein langsames „Ersticken“ der Galaxie sei, anstatt eines abrupten katastrophalen Ereignisses. Trotz dieser dramatischen internen Vorgänge behält Pablos Galaxie eine bemerkenswert gut organisierte Sternenscheibe bei. Dies ist ein wichtiger Hinweis darauf, dass der Unterdrückungsmechanismus zwar die Sternentstehung stoppt, aber die grundlegende galaktische Struktur nicht zerstört. Es verdeutlicht eindrucksvoll, wie supermassereiche Schwarze Löcher das primordiale Universum durch Mechanismen der langsamen Strangulation formen.

Die Synergie zwischen den Instrumenten JWST und ALMA, wie sie in der jüngsten Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „Nature Astronomy“ dargelegt wurde, unterstreicht die Leistungsfähigkeit moderner Astronomie bei der Rekonstruktion der Evolutionsgeschichte uralter Galaxien. Während in der lokalen Umgebung des Universums bei massereichen Galaxien häufig die Rückkopplung von aktiven Galaxienkernen (AGN) als dominanter Mechanismus für das Auslöschen der Sternbildung angesehen wird, zeigt dieser Fund, dass solche internen Prozesse bereits in den frühesten Epochen vorherrschten. Zukünftige Forschungsprojekte mit dem JWST sollen sich nun verstärkt auf die Analyse von heißem Wasserstoff konzentrieren. Ziel ist es, die komplexen Details dieser Mechanismen der stellaren Unterdrückung noch präziser zu erfassen und das Verständnis über das Ende des galaktischen Wachstums zu vertiefen.