Wie bilden und entwickeln sich Galaxien?

Durch astronomische Beobachtungen blicken wir bis in die Frühzeit des Universums zurück, als die ersten Sterne und Galaxien entstanden. Den extrem dynamischen Prozess der Entstehung von Materiestrukturen auf allen räumlichen und zeitlichen Skalen zu begreifen ist eine enorme Herausforderung und beinhaltet folgende Leitfragen:

  • Wie können wir in die Frühzeit des Universums blicken und die Entwicklung der ersten Sterne und Galaxien aus kleinsten Dichtefluktuationen nachzeichnen?
  • Was dominierte die Re-Ionisierung des Universums? Sternlicht, Schwarze Löcher in Galaxien oder etwa der Zerfall supersymmetrischer Teilchen? Und wie lang hat dieser Prozess gedauert?
  • Wie hat sich die Struktur des Kosmischen Netzes aus Galaxien und intergalaktischem Gas entwickelt?
  • Wie wurden Elemente schwerer als Helium in der Geschichte des Universums innerhallb und außerhalb von Galaxien produziert und verteilt?
  • Weshalb hat die Ausbildung von Masse, Gas, Sternen, Metallen und Magnetfeldern zur heutigen Anordnung der Galaxien geführt?

Der Nachweis eines massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße ist so überzeugend, dass alternative Erklärungen ausgeschlossen erscheinen. In den Zentren von nahezu allen Galaxien wurden massereiche Schwarze Löcher entdeckt, deren Entstehung eng mit der Galaxienentwicklung gekoppelt zu sein scheint. Routinemäßig werden heute die internen Bewegungen von Galaxien sowie Sternentstehungsregionen hoch aufgelöst in zweidimensionalen Karten über große Entfernungsbereiche bis hin zu den am weitesten entfernten und damit ältesten Sternsystemen in den Frühphasen unseres Kosmos untersucht.