Das James-Webb-Teleskop entdeckte die früheste bekannte „abgeschreckte“ Galaxie

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat die früheste bekannte Galaxie entdeckt, die abrupt aufhört, Sterne zu bilden.

Die Galaxie mit dem Namen GS-9209 hat ihre Sternentstehung vor mehr als 12,5 Milliarden Jahren gelöscht, berichten Forscher am 26. Januar auf arXiv.org. Das ist nur etwas mehr als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall. Seine Existenz enthüllt neue Details darüber, wie Galaxien im Laufe der kosmischen Zeit leben und sterben.

„Das ist eine bemerkenswerte Entdeckung“, sagt der Astronom Mauro Giavalisco von der University of Massachusetts Amherst, der nicht an der neuen Studie beteiligt war. „Wir wollen wirklich wissen, wann die Bedingungen reif sind, um das Löschen zu einem weit verbreiteten Phänomen im Universum zu machen.“ Diese Studie zeigt, dass zumindest einige Galaxien erloschen sind, als das Universum jung war.

GS-9209 wurde erstmals in den frühen 2000er Jahren bemerkt. In den letzten Jahren identifizierten Beobachtungen mit bodengestützten Teleskopen sie als mögliche gelöschte Galaxie, basierend auf den Wellenlängen des von ihr emittierten Lichts. Aber die Erdatmosphäre absorbiert die infraroten Wellenlängen, die die Entfernung der Galaxie bestätigen könnten und dass ihre Tage der Sternentstehung hinter ihr lagen, also war es unmöglich, es mit Sicherheit zu wissen.

Also wandten sich der Astrophysiker Adam Carnall und seine Kollegen an das James Webb Space Telescope oder JWST. Das Observatorium ist sehr empfindlich für Infrarotlicht und befindet sich oberhalb der Blockade der Erdatmosphäre (SN: 24.01.22). „Deshalb gibt es JWST“, sagt Carnall von der University of Edinburgh. JWST hat auch eine viel höhere Empfindlichkeit als frühere Teleskope, wodurch es schwächere, weiter entfernte Galaxien sehen kann. Während die größten Teleskope am Boden GS-9209 nach einem Monat Beobachtung vielleicht im Detail sehen könnten, „kann JWST dieses Zeug in ein paar Stunden aufnehmen.“

Mithilfe von JWST-Beobachtungen fanden Carnall und Kollegen heraus, dass GS-9209 die meisten seiner Sterne während eines Zeitraums von 200 Millionen Jahren bildete, beginnend etwa 600 Millionen Jahre nach dem Urknall. In diesem kosmisch kurzen Moment baute sie Sterne mit etwa 40 Milliarden Sonnenmassen auf, mehr als die Milchstraße hat.

Diese schnelle Konstruktion deutet darauf hin, dass sich GS-9209 aus einer massiven Wolke aus Gas und Staub gebildet hat, die alle gleichzeitig zusammenbrach und Sterne entzündete, sagt Carnall. „Es ist ziemlich klar, dass die überwiegende Mehrheit der Sterne, die sich derzeit dort befinden, in diesem großen Ausbruch entstanden sind.“

Früher dachten Astronomen, diese Art der Galaxienbildung, die als monolithischer Kollaps bezeichnet wird, sei die Art und Weise, wie sich die meisten Galaxien bildeten. Aber die Idee ist in Ungnade gefallen und wurde durch die Vorstellung ersetzt, dass große Galaxien aus der langsamen Verschmelzung vieler kleinerer Galaxien entstehen (SN: 17.05.21).

„Jetzt sieht es so aus, als ob zumindest bei diesem Objekt ein monolithischer Zusammenbruch passiert ist“, sagt Carnall. „Dies ist wahrscheinlich der bisher klarste Beweis dafür, dass diese Art von Galaxienentwicklung stattfindet.“

Was dazu führte, dass der Sternentstehungswahn der Galaxie plötzlich aufhörte, scheint ein aktives schwarzes Loch zu sein. Die JWST-Beobachtungen entdeckten eine zusätzliche Emission von Infrarotlicht, die mit einer schnell wirbelnden Masse von energetisiertem Wasserstoff verbunden ist, was ein Zeichen für ein akkretierendes Schwarzes Loch ist. Das Schwarze Loch scheint bis zu einer Milliarde Sonnenmassen zu haben.

Um diese Masse in weniger als einer Milliarde Jahren nach der Geburt des Universums zu erreichen, muss sich das Schwarze Loch früher in seinem Leben noch schneller ernährt haben, sagt Carnall (SN: 16.03.18). Während es schluckte, hätte es eine glühende Scheibe aus weißglühendem Gas und Staub um sich herum gesammelt.

„Wenn all diese Strahlung aus dem Schwarzen Loch strömt, wird jedes Gas in der Nähe unglaublich stark erhitzt, was verhindert, dass es in Sterne zerfällt“, sagt Carnall.

Weitere Beobachtungen mit zukünftigen Teleskopen, wie dem geplanten Extremely Large Telescope in Chile, könnten helfen, mehr Details darüber herauszufinden, wie die Galaxie ausgelöscht wurde.