Von ihm aufgenommene Fotos James Webb-Weltraumteleskop (JWST) haben das bisher am weitesten entfernte Beispiel eines „Einstein-Rings“ enthüllt. Der rekordverdächtige Halo aus verzerrtem Licht, der sage und schreibe 21 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, ist ungewöhnlich perfekt und umgibt eine geheimnisvoll dichte Galaxie.
Ein Einstein-Ring ist eine äußerst seltene Art von gravitationslinsenförmigem Objekt, das erstmals von vorhergesagt wurde Albert Einstein‘S Relativitätstheorie. Gravitationslinsen treten auf, wenn die immense Schwere eines massiven Objekts im Vordergrund, wie zum Beispiel eines Galaxienhaufens oder eines schwarzes Loch, verzerrt die Raumzeit um sich selbst; Licht, das von weiter entfernten Objekten wie Galaxien oder Supernovas emittiert wird und diese verzerrte Raumzeit durchquert, erscheint aus unserer Perspektive auf der Erde ebenfalls gekrümmt und verzerrt.
Dieser Effekt vergrößert auch das Licht des Objekts, das mit der Linse beleuchtet wird, ähnlich wie eine Lupe, sodass Astronomen entfernte Objekte detaillierter untersuchen können, als dies normalerweise möglich wäre. Die meisten Objekte mit Gravitationslinseneffekt Formen Sie Bögen oder Teilringe die das Vordergrundobjekt umgeben. Ein echter Einstein-Ring bildet jedoch einen vollständigen Kreis um das nähere Objekt, was nur möglich ist, wenn das entfernte Objekt, das Vordergrundobjekt und der Beobachter perfekt ausgerichtet sind.
In einer neuen Studie, die am 14. September auf den Preprint-Server hochgeladen wurde arXiv und zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature Astronomy angenommen, entdeckten Forscher den neuen unheimlich kreisförmigen Einstein-Ring mit dem Namen JWST-ER1 innerhalb des COSMOS-Web-Umfrageeine detaillierte Karte von mehr als 500.000 Galaxien, aufgenommen während einer 200-stündigen kontinuierlichen JWST-Beobachtung.
JWST-ER1 besteht aus zwei Teilen: JWST-ER1g, der kompakten Galaxie, die im Vordergrund als Linsenobjekt fungiert; und JWST-ER1r, das Licht einer weiter entfernten Galaxie, die den leuchtenden Ring bildet. JWST-ER1g befindet sich rund 17 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, während JWST-ER1r noch einmal 4 Milliarden Lichtjahre weiter entfernt ist. Demnach war das bisher am weitesten entfernte entdeckte Linsenobjekt etwa 14,7 Milliarden Lichtjahre entfernt BigThink.com. (Während Alter des Universums selbst wird auf etwa 13,7 Milliarden Jahre geschätzt, die ständige Expansion des Universums bedeutet, dass das Licht der ältesten Objekte viel weiter zurücklegen muss, um unsere Teleskope zu erreichen.
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Dank des vollständigen Rings von JWST-ER1 berechneten die Forscher die Masse der Linsengalaxie, indem sie sahen, wie stark sie die Raumzeit um sich selbst verzerrt hatte. Dabei ergab sich, dass die Galaxie eine Masse hat, die etwa 650 Milliarden Sonnen entspricht, was sie für ihre Größe ungewöhnlich dicht macht. Ein Teil dieser zusätzlichen Masse kann durch erklärt werden Dunkle Materie, die mysteriöse, unsichtbare Materie, die etwa 85 % der gesamten Materie im Universum ausmacht. Aber selbst dann ist es nach den Berechnungen der Forscher unwahrscheinlich, dass es genügend Sterne gibt, um das restliche Gewicht der Galaxie auszumachen.
„Zur Erklärung der Linsenergebnisse ist zusätzliche Masse erforderlich“, aber es sei nicht genau klar, um welche Masse es sich handelt, schrieben die Forscher in der Arbeit.
Andere, ähnlich alte und ebenso dichte Galaxien wurden schon einmal entdeckt, was darauf hindeutet, dass diese alten Sternenfabriken etwas gemeinsam haben, das sie so massiv macht. Eine Erklärung ist, dass diese Galaxien viel mehr Dunkle Materie beherbergen als erwartet, während eine andere Theorie besagt, dass in ihnen möglicherweise mehr Sterne mit geringer Masse lauern als in jüngeren Galaxien. Um das herauszufinden, bedarf es jedoch noch weiterer Arbeit.
Dies ist nicht der erste echte Einstein-Ring, der vom JWST entdeckt wurde. Im September 2022 entdeckte ein Reddit-Benutzer a perfekt kreisförmiger Lichtring von der Galaxie JO418, die etwa 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt liegt und eine nähere Galaxie umgibt.
JWST hat auch den Gravitationslinseneffekt genutzt, um das zu schnappen Der am weitesten entfernte Stern, der jemals entdeckt wurde Und eine der ältesten Galaxien des Universums.