Warum drehen sich Galaxien? Diese Frage beschäftigt Astronomen seit etwa einem Jahrhundert – seit sie erkannten, dass die verschwommenen Wirbel am Nachthimmel Spiralgalaxien jenseits der Milchstraße sind. Nun berichtet ein Team in Nature Astronomy über die nach Ansicht externer Experten besten Belege dafür, dass ein Teil des Galaxien-Drehimpulses bereits geprägt wurde, bevor Galaxien überhaupt existierten – durch chaotische Gravitationswechselwirkungen im frühkindlichen Universum.
Im sehr frühen Universum ballte sich Dunkle Materie zu großen Strukturen namens Halos, deren Schwerkraft Gas anzog und die Galaxienbildung in Gang setzte. Eine Theorie aus dem Jahr 1969 besagte, dass sich noch in der Entstehung befindliche Halos gegenseitig gravitativ zerrten: Ein gestreckter Halo spürt am Ende, das einem massiven Nachbarn am nächsten liegt, einen stärkeren Zug; diese ungleiche Gezeitenkraft übt ein Drehmoment aus und versetzt ihn in Rotation. Dreht sich ein Halo, dreht sich auch die Galaxie, die er hervorbringt – und ein Teil dieser Rotation sollte bis heute überleben. Skeptiker argumentierten, Kollisionen und Verschmelzungen würden jede Spur davon auslöschen.
Das Team um Ming-Jie Sheng von der Xiamen-Universität nutzte eine 3D-Karte des lokalen Universums aus dem Sloan Digital Sky Survey (SDSS) und eine Simulation, um die Verteilung von Protohalos im frühen Universum zu berechnen, die das heutige Galaxienmuster erzeugt hätte. Anschließend schätzten sie die Rotationsraten von mehr als 1.600 Galaxien anhand der Wellenlängenverschiebungen ihres Lichts. Das Rotationsmuster im lokalen Universum stimmte mit der ursprünglichen Vorhersage in einem Ausmaß überein, das als statistischer Zufall äußerst unwahrscheinlich ist. „Wir haben überzeugend einen überlebenden Abdruck des ursprünglichen Spins nachgewiesen“, sagt Astronom Pablo López von der Nationalen Universität Córdoba, der nicht an der Arbeit beteiligt war.
Das Ergebnis legt nahe, dass etwa 13 Prozent des heutigen Galaxien-Drehimpulses aus dem frühen Universum stammen; der Rest wurde durch Verschmelzungen und spätere Entwicklung verwischt. Bestätigt sich die Entdeckung, könnte sie ein neues Fenster zur Kosmologie öffnen: Teammitglied Ue-Li Pen von der Universität Toronto weist darauf hin, dass Neutrinos – leichte, kaum nachweisbare Teilchen, die durch den Raum schwärmen – ebenfalls Drehmomente auf Materie ausüben, deren Stärke von der Neutrinomasse abhängt. Das könnte Astronomen einen neuen Weg geben, Neutrinomassen und andere schwer fassbare kosmologische Parameter zu messen.
Vorerst liefert die Entdeckung eine befriedigende Antwort auf eine alte Frage: Galaxien tragen eine Erinnerung an die frühesten Momente des Universums – einen schwachen ursprünglichen Drehimpuls, der geprägt wurde, bevor ihre ersten Sterne je leuchteten.
