Das Licht der Wolfe-Scheibe ist rund 12,3 Milliarden Jahre lang gereist zur Erde. Das Bild, das ein Team von Astronomen mit dem ALMA-Radioteleskop in Chile aufgenommen hat, zeigt uns diese galaktische Scheibe foglich in ihrem Zustand vor 12,3 Milliarden Jahren. Damals war das Universum gerade einmal 1,5 Milliarden Jahre alt – nur etwas mehr als ein Zehntel seines heutigen Alters von 13,8 Milliarden Jahren.

Deshalb staunen die Wissenschaftler über die Wolfe-Scheibe. Sie sieht aus wie eine stabile Galaxie mit einer Gesamtmasse von etwa 70 Milliarden Sonnen. Für diese frühe Phase des Universums hatten Forscher bislang aber nicht damit gerechnet, das Galaxien so eine stabile Form haben. Denn laut der Theorie des "heißen Modus" gab es am Anfang viele Zusammenstöße und Fusionen von Galaxien, bei denen sich Gas erhitzt und die Formen gründlich durcheinander gewirbelt haben müsste.

Das Gas müsste dann erst abgekühlt sein, um eine stabile Scheibe auszubilden, wie sie zum Beispiel unsere heutige Milchstraße darstellt. Aber offenbar gibt es auch eine andere Möglichkeit, wie sich Galaxien formiert haben könnten. Das Team unter der Leitung von Marcel Neelemann vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg liefert mit seiner Entdeckung einen empirischen Hinweis, dass es auch einen "kalten Modus" gegeben haben könnte.

Eine der zentralen Fragen der Kosmologie lautet: Wie wurde aus der Ursuppe kurz nach dem Urknall – den Theorien zufolge bestand das Universum damals aus einem Plasma aus geladenen Teilchen – der Kosmos mit seinen vielfältigen Formen heute? Und wieso ballt sich die Masse im beobachtbaren Weltraum zu einem Netz aus Galaxien mit einigen Knotenpunkten auf der einen, aber einem noch viel riesigeren Anteil völlig leeren Raums auf der anderen Seite?

Die Mehrheit der Theoretiker der Physik geht davon aus, dass es eine Form dunkler Materie geben muss. Die kann zwar nicht beobachtet werden. Aber ihre Schwerkrafteffekte sind notwendig, um die beobachteten Ansammlungen von Masse im Weltraum erklären zu können. Demzufolge sind etwa 85 Prozent der Masse im Universum dunkel.

Diese dunkle Materie könnte in frühen Galaxien dafür gesorgt haben, das kaltes Gas aus dem umliegenden Kosmos in die Scheibe einströmt und sich dabei nicht erhitzt. Auf diese Möglichkeit hatten bereits groß angelegte Simulationen wie Auriga und TNG50 hingewiesen. Beides sind Rechenmodelle, bei denen mit Hilfe von Supercomputern simuliert wurde, wie sich der beobachtbare Kosmos formiert haben könnte.

Um diese Theorie zu überprüfen, hatte sich Neelemanns Team gezielt auf die Suche nach einer uralten galaktischen Scheibe gemacht. Sie beobachteten dazu Quasare, also extrem weit entfernte Galaxien mit sehr hellen Kern, die durch ein aktives Schwarzes Loch entstehen. Mit Hilfe des Lichts eines Quasars lässt sich berechnen, wo sich auf dem Weg von dort zu uns Gas angesammelt hat.

Bei ihrer Untersuchung mit ALMA identifizierten die Forscher sechs potenzielle Galaxien, deren Licht 10 Milliarden Jahre zu uns gereist war. Der hellste Kandidat war DLA0817g, dem die Wissenschaftler den Namen "Wolfe-Scheibe" gaben, nach dem Astronomen Arthur M. Wolfe. Das Team vermutet, dass solche Galaxien wie die Wolfe-Scheibe im frühen Universum keine Ausnahme waren. "Unsere neuesten Beobachtungen mit ALMA haben gezeigt, dass die Galaxie rotiert. Wir folgern daraus, dass frühe rotierende Scheibengalaxien nicht so selten sind, wie wir dachten, und dass es viel mehr von ihnen da draußen geben sollte", sagt Neeleman.