Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) der NASA hat ein Bild einer Galaxie aufgenommen, die fast 33 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist – die zweitweiteste, die das Teleskop gesehen hat.
Das neu entdeckte System wurde in einer Region des Weltraums entdeckt, die als Pandora-Cluster oder Abell 27 bekannt ist, wo mehrere bereits massereiche Galaxien zusammenkommen und einen Megacluster bilden, der so groß ist, dass seine Schwerkraft die Raumzeit um ihn herum verzerrt.
Astronomen der Penn State University schätzten, dass das vom JWST entdeckte Licht von der Galaxie Z-13 emittiert wurde, als das Universum etwa 330 Millionen Jahre alt war und etwa 13,4 Milliarden Lichtjahre zurücklegte, um das JWST zu erreichen.
Aufgrund der Expansion des Universums in dieser Zeit sei die Galaxie derzeit jedoch näher an 33 Milliarden Lichtjahren von unserem Planeten entfernt, sagten die Forscher.
Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) der NASA hat ein Bild einer Galaxie aufgenommen, die fast 33 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist – die zweitweiteste, die das Teleskop gesehen hat
Erstautorin Bingjie Wang sagte: „Über das frühe Universum ist sehr wenig bekannt, und die einzige Möglichkeit, etwas über diese Zeit zu erfahren und unsere Theorien über die Entstehung und das Wachstum früher Galaxien zu testen, sind diese sehr weit entfernten Galaxien.“
„Vor unserer Analyse wussten wir nur von drei bestätigten Galaxien in etwa dieser extremen Entfernung.“
„Die Untersuchung dieser neuen Galaxien und ihrer Eigenschaften hat die Vielfalt der Galaxien im frühen Universum offenbart und gezeigt, wie viel man daraus lernen kann.“
JWST entdeckte eine zweite uralte Galaxie, Z-12, die viertfernste Galaxie, die jemals gesehen wurde.
Joel Leja, Assistenzprofessor für Astronomie und Astrophysik an der Penn State, sagte: „Das Licht dieser Galaxien ist uralt, etwa dreimal älter als die Erde.“
„Diese frühen Galaxien sind wie Leuchtfeuer, deren Licht durch das sehr dünne Wasserstoffgas bricht, aus dem das frühe Universum bestand.“
„Nur durch ihr Licht können wir beginnen, die exotische Physik zu verstehen, die die Galaxie in der Nähe der kosmischen Morgendämmerung beherrschte.“
Z-13 und Z-12 wurden im Pandora-Cluster gefunden, der vor 350 Millionen Jahren durch die Ansammlung von vier Galaxien entstand.
Das neu entdeckte System wurde in einer Region des Weltraums entdeckt, die als Pandora-Cluster oder Abell 27 bekannt ist, wo mehrere bereits massereiche Galaxien zusammenkommen und einen Megacluster bilden, der so groß ist, dass seine Schwerkraft die Raumzeit um ihn herum verzerrt
JWST entdeckte eine zweite uralte Galaxie, Z-12, die viertfernste Galaxie, die jemals gesehen wurde
Das Team stellte außerdem fest, dass beide Galaxien viel größer sind als die, die in extremen Entfernungen beobachtet werden.
Einer ist mit einem Durchmesser von etwa 2.000 Lichtjahren mindestens sechsmal größer – viel kleiner als unsere Milchstraße, die einen Durchmesser von 100.000 Lichtjahren hat.
Wang erklärte, dass die geringere Größe wahrscheinlich darauf zurückzuführen sei, dass das frühe Universum stärker komprimiert war als heute, was das Wachstum alter Galaxien behinderte.
„Zuvor entdeckte Galaxien in diesen Entfernungen sind Punktquellen – sie erscheinen in unseren Bildern als Punkt“, sagte Wang.
„Aber einer von uns sieht länglich aus, fast wie eine Erdnuss, und der andere sieht aus wie eine flauschige Kugel.“ Es ist unklar, ob der Größenunterschied darauf zurückzuführen ist, wie die Sterne entstanden sind oder was mit ihnen nach ihrer Entstehung passiert ist, aber die Vielfalt der Galaxieneigenschaften ist wirklich interessant.
„Es wird erwartet, dass diese frühen Galaxien aus ähnlichen Materialien entstanden sind, aber sie zeigen Anzeichen dafür, dass sie sich stark voneinander unterscheiden.“
JWST entdeckte bereits im Jahr 2022, dem ersten Betriebsjahr des Teleskops, 60.000 Lichtquellen auf dem Pandora-Cluster.
Das Uncover-Team machte sich daran, die Lichtquellen auf 700 Kandidaten einzugrenzen, von denen acht zu den ersten Galaxien gehören könnten, die nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren entstanden sind.
Eine eingehendere Analyse von Z-13 und Z-12 ergab, dass die beiden nur wenige Metalle enthielten, aber schnell zunahmen und sich aktive Stürme bildeten.
„Die ersten Elemente wurden in den Kernen früher Sterne durch den Fusionsprozess geschmiedet“, sagte Leja.
„Es macht Sinn, dass diese frühen Galaxien keine schweren Elemente wie Metalle enthielten, da sie zu den ersten Fabriken gehörten, die diese schweren Elemente herstellten.“
„Und natürlich müssten sie jung und sternbildend sein, um die ersten Galaxien zu sein, aber die Bestätigung dieser Eigenschaften ist ein wichtiger grundlegender Test unserer Modelle und hilft, das gesamte Paradigma der Urknalltheorie zu bestätigen.“