COSMOS-z3.1-A: Ein kosmischer Gigant im Aufbau

COSMOS-z3.1-A ist ein außergewöhnlich massereiches Proto-Supercluster – also ein noch nicht fertig aufgebauter Vorläufer eines Superclusters aus Galaxienhaufen. Die Forschenden sehen die Struktur bei einer Rotverschiebung von 3,1, zu einer Epoche, als das Universum erst etwa 2,1 Milliarden Jahre alt war. Damit ist sie der bislang entfernteste bekannte Vorläufer eines Galaxien-Superclusters. 912

Rund 5.000 Milchstraßen schwer

Die Masse von COSMOS-z3.1-A wird auf ungefähr das 5.000-Fache der Milchstraße geschätzt. Berechnungen aus der gemessenen Überdichte und Simulationen legen nahe, dass sich daraus bis zur Gegenwart ein Galaxienhaufensystem entwickeln könnte, das den Coma-Haufen übertrifft. Der Coma-Haufen zählt zu den massereichsten bekannten Galaxienhaufen im nahen Universum. Solche Aussagen über die spätere Masse bleiben allerdings modellabhängige Schätzungen – keine direkte Beobachtung der Zukunft. 2912

Kein fertiger Haufen, sondern ein Netzwerk im Wachstum

Das Objekt ist nicht ein einzelner, ruhiger und annähernd kugelförmiger Galaxienhaufen. Stattdessen besteht COSMOS-z3.1-A aus mehreren dichten, klumpigen Protohaufen-Kernen, die sich über etwa 90 × 70 × 60 komovierende Megaparsec erstrecken. Filamentartige Ausläufer des kosmischen Netzes scheinen Material in diese besonders dichten Regionen zu leiten. 2

Gerade diese Struktur macht den Fund wichtig: Sie bietet einen Blick auf eine Zwischenphase der kosmischen Entwicklung. Im hierarchischen Modell der Strukturbildung entstehen zunächst kleinere Halos aus Dunkler Materie und Galaxiengruppen. Sie wachsen anschließend durch Verschmelzungen und durch Materiezufluss entlang kosmischer Filamente zu großen Haufen und Superclustern heran. COSMOS-z3.1-A zeigt ein solches System offenbar mitten in diesem Aufbauprozess. 2

So entstand die 3D-Karte

Aufgespürt wurde die Region im Rahmen der ODIN-Durchmusterung. Dabei suchte das Team vor allem mit Schmalbandaufnahmen, insbesondere der Dark Energy Camera (DECam), nach großen Ansammlungen von Galaxien mit Lyman-Alpha-Emission bei der passenden Rotverschiebung. Spektren von DESI sowie gezielte Nachbeobachtungen mit Gemini South/GMOS und Keck II/DEIMOS bestätigten die Entfernungen der Galaxien. Erst diese Messungen machten aus einer auffälligen Projektion am Himmel eine dreidimensionale Karte der Struktur und ihrer Filamente. 2

Was der Fund mit JWST-Ergebnissen zu frühen Galaxien zu tun hat – und was nicht

Die Entdeckung von COSMOS-z3.1-A ist von den jüngsten JWST-Ergebnissen über einzelne massereiche frühe Galaxien zu unterscheiden. JWST-Spektren einer kleinen Stichprobe deuten darauf hin, dass manche dieser Galaxien ungewöhnlich viele lichtschwache, massearme Sterne enthalten könnten. Falls sich das bestätigt, wären ihre stellaren Massen teils etwa drei- bis viermal höher als nach üblichen Annahmen geschätzt. 1013

COSMOS-z3.1-A liefert dafür einen möglichen Umweltkontext: Besonders dichte Knoten des kosmischen Netzes, die fortlaufend über Filamente versorgt werden, können rasches Galaxienwachstum begünstigen. Die Struktur erklärt aber nicht automatisch, warum sich innerhalb einzelner Galaxien die Sternmassenverteilung oder die Effizienz der Sternentstehung so stark von Erwartungen unterscheiden könnte.

Nächster Schritt: mehr frühe Großstrukturen finden

Mit der begonnenen Legacy Survey of Space and Time (LSST) des Vera C. Rubin Observatory sollen tiefe, großflächige und wiederholte Mehrbandaufnahmen entstehen. Das dürfte die Zahl möglicher massereicher Überdichten im jungen Universum deutlich erhöhen. Für eine präzise dreidimensionale Einordnung und die Rekonstruktion ihrer Entwicklung bleiben spektroskopische Beobachtungen jedoch unverzichtbar. 1