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Astronomen haben bei der Untersuchung des Kosmos mit dem James-Webb-Weltraumteleskop die älteste „tote“ Galaxie entdeckt, die jemals beobachtet wurde, und es ist einer der tiefsten Einblicke in das ferne Universum, die das Observatorium bisher gemacht hat.
Die Galaxie existierte, als das Universum erst etwa 700 Millionen Jahre alt war und sein heutiges Alter von etwa 13,8 Milliarden Jahren erreichte. Aber irgendetwas führte dazu, dass die Galaxie die Sternentstehung plötzlich fast so schnell stoppte, wie die Sternentstehung vor mehr als 13 Milliarden Jahren begonnen hatte, und die Forscher müssen die Ursache noch herausfinden.
Ein Bericht, der die Entdeckung beschreibt, erschien am Mittwoch in der Zeitschrift Nature. Die Untersuchung der Galaxie könnte den Autoren zufolge neue Erkenntnisse über das frühe Universum und die Faktoren liefern, die die Sternentstehung in Galaxien beeinflussen.
„Die ersten paar hundert Millionen Jahre des Universums waren eine sehr aktive Phase, in der viele Gaswolken kollabierten und neue Sterne bildeten“, sagte der leitende Studienautor Tobias Looser, Doktorand in extragalaktischer Astrophysik am Kavli-Institut für Kosmologie der Universität Cambridge. in einer Stellungnahme. „Galaxien benötigen eine reichhaltige Gasversorgung, um neue Sterne zu bilden, und das frühe Universum war wie ein All-you-can-eat-Buffet.“
Das Forschungsteam war überrascht, eine sogenannte tote Galaxie zu finden, die im Wesentlichen schnell lebte und so kurz nach dem Urknall, der das Universum schuf, jung starb.
„Normalerweise beobachten wir erst später im Universum, dass Galaxien aufhören, Sterne zu bilden, sei es aufgrund eines Schwarzen Lochs oder etwas anderem“, sagte der Co-Autor der Studie, Dr. Francesco D’Eugenio, Astrophysiker und Postdoktorand am Kavli Institut für Kosmologie, in einer Erklärung.
Die Sternentstehung hört auf, wenn Umweltfaktoren einer Galaxie das Gas entziehen, das für die Geburt neuer Sterne erforderlich ist.
Supermassive Schwarze Löcher oder die heftigen Wechselwirkungen von Sternen können die Ursache dafür sein, dass Gas aus Galaxien ausgestoßen wird und die Sternentstehung schnell zum Erliegen kommt. Oder die Geburt eines Sterns kann so viel Gas verbrauchen, dass nicht genug Zeit bleibt, um den Prozess wieder aufzufüllen, um sicherzustellen, dass der Prozess auch in Zukunft fortgesetzt wird.
„Wir sind uns nicht sicher, ob eines dieser Szenarien erklären kann, was wir jetzt bei Webb gesehen haben“, sagte Studienkoautor Roberto Maiolino, Professor für experimentelle Astrophysik am Cavendish Laboratory und am Kavli Institute for Cosmology an der University of Cambridge ein Statement.
„Um das frühe Universum zu verstehen, haben wir bisher Modelle verwendet, die auf dem modernen Universum basieren. Aber jetzt, da wir so viel weiter in die Vergangenheit blicken können und beobachten können, dass die Sternentstehung in dieser Galaxie so schnell zum Erliegen kam, müssen die auf dem modernen Universum basierenden Modelle möglicherweise noch einmal überdacht werden“, fügte Maiolino hinzu.
Die Webb-Beobachtungen ergaben, dass die neu entdeckte Galaxie mit dem Namen JADES-GS-z7-01-QU einen kurzen, energiereichen Ausbruch der Sternentstehung erlebte, der zwischen 30 und 90 Millionen Jahren andauerte, bevor die Sternentstehung plötzlich aufhörte.
„Alles scheint im frühen Universum schneller und dramatischer zu geschehen, und dazu könnte auch gehören, dass Galaxien von einer Sternentstehungsphase in eine ruhende oder erloschene Phase übergehen“, sagte Looser.
Die in der Studie entdeckte tote Galaxie ist nicht die erste, auf die Astronomen gestoßen sind, aber sie ist die älteste, die bisher beobachtet wurde.
Darüber hinaus hatte die Galaxie auch eine geringe Masse, ähnlich einer Zwerggalaxie in der Nähe der Milchstraße, die als Kleine Magellansche Wolke bekannt ist und immer noch neue Sterne bildet. Bisher beobachtete tote Galaxien waren viel größer, was der Webb-Entdeckung eine weitere Besonderheit hinzufügt.
Die neu entdeckte Galaxie ist Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, und ein Lichtjahr gibt an, wie weit ein Lichtstrahl in einem Jahr zurücklegt, also über 5,88 Billionen Meilen (9,46 Billionen Kilometer). Webb beobachtet also im Wesentlichen die Galaxie, wie sie in der Vergangenheit existierte – und Astronomen haben die Möglichkeit nicht ausgeschlossen, dass sie im Wesentlichen wiederauferstanden ist und mit der Sternentstehung von neuem begonnen hat.
„Wir suchen nach anderen Galaxien wie dieser im frühen Universum, was uns helfen wird, einige Einschränkungen dafür festzulegen, wie und warum Galaxien aufhören, neue Sterne zu bilden“, sagte D’Eugenio. „Es könnte vorkommen, dass Galaxien im frühen Universum ‚sterben‘ und dann wieder zum Leben erwachen – wir brauchen weitere Beobachtungen, um das herauszufinden.“