Mit Hilfe numerischer Simulationen auf den leistungsfähigsten Rechnern der Welt, versuchen Astrophysiker der Universität von Kalifornien in Santa Cruz einem Rätsel aus der Frühgeschichte unseres Universums auf die Spur zu kommen: Woher stammen die vielen hellen Galaxien, die man mit modernen Teleskopen zu einer Zeit sieht, in der unser Universum nur zehn Prozent seines jetzigen Alters hatte. 

Mit den modernen Teleskopen blicken die Astronomen in immer weitere Entfernungen und damit auch zurück in eine Zeit, in der das Universum viel jünger war als heute. So entdeckte man Anfang der 90er Jahre an den Grenzen des beobachtbaren Universums sehr schwach leuchtende Galaxien, deren geringe Leuchtkraft allerdings auf die enorme Entfernung von der Erde zurückzuführen war. Denn Analysen zeigten, dass sie in Wirklichkeit recht hell waren und hauptsächlich aus jungen, heißen Sternen bestanden. Außerdem fand man heraus, dass diese Galaxien, die man "hochrotverschobene Galaxien" oder "high-redshift galaxies" nannte, im Vergleich zu ähnlich hellen Galaxien in unserer Umgebung relativ klein waren.

"Das Rätsel ist, dass diese sehr leuchtstarken Galaxien so weit entfernt sind, dass das Licht das wir heute sehen, seine Reise begann als das Universum nur etwa zehn bis 15 Prozent seines heutigen Alters hatte", erläutert Tsafrir Kolatt, Wissenschaftler an der Universität von California in Santa Cruz. "Es ist unklar, wie in dieser frühen Phase des Universums so viele so helle Galaxien überhaupt entstehen konnten."

Kolatt und seine Kollegen glauben nun, diesem Rätsel mit Hilfe aufwendiger Computersimulationen auf die Spur gekommen zu sein. In ihren Modellen verglichen sie zwei verschiedene Szenarien: Im ersten Modell befinden sich die Galaxien in einem Halo, also einer Art kugelförmigen Wolke, aus dunkler Materie, die durch ihre Gravitationswirkung Gas in das Zentrum lenkt, wo so Sterne entstehen können. Mit diesem Modell könnte man auf lange Zeit in einer konstanten Rate Sterne entstehen lassen. Allerdings bräuchte man eine riesige Menge Gas um die hohen Leuchtkraft der Galaxie erklären zu können.

Die Alternative ist dramatischer: Kollisionen von Galaxien führen zu kurzen aber sehr heftigen Sternentstehungsausbrüchen. Durch die Kollision zweier Galaxien wird die Gaszufuhr ins Zentrum verstärkt. Durch diesen Mechanismus ließe sich auch eine hohe Aktivität an Sternentstehung in relativ kleinen Galaxien erklären. 

Mit ihren Computersimulationen berechneten die Wissenschaftler nun, wie unser Universum heute aussehen würde, wenn es das jeweilige Szenario berücksichtigt. Das Ergebnis: Die Beobachtungen stimmen am besten mit dem Kollisions-Szenario überein. Hier lieferten die Simulationen die korrekte Anzahl der hochrotverschobenen Galaxien, zeigten die richtigen Ansammlungen von Galaxien und die benötigte Helligkeit, um das zu sehen, was man auch heute sieht. Das Alternativszenario konnte weniger überzeugen, da es nicht die ausreichende Zahl von Galaxien lieferte. 

Doch noch ist nichts entschieden: Erst noch genauere Beobachtungen dieser Relikte aus längst vergangener Zeit werden letztenendes den Ausschlag geben können, wie diese Galaxien entstanden sind. Eine nicht unwichtige Frage, denn schließlich könnten diese Galaxien den Schlüssel zur wichtigen Frage der Strukturbildung im gesamten Universum liefern.