JPL-Caltech/NASA
Das Konzept dieses Künstlers zeigt eine Draufsicht auf die Milchstraße, eine Balkenspiralgalaxie.
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Astronomen haben im fernen Universum ein faszinierendes Phänomen entdeckt – eine Galaxie, die der Milchstraße sehr ähnelt – und es stellt wichtige Theorien zur Entstehung von Galaxien in Frage.
Das weit entfernte System namens Ceers-2112 wurde von einem internationalen Team mit dem James Webb-Weltraumteleskop entdeckt.
Die neu entdeckte Ceers-2112 ist wie unsere Heimatgalaxie eine Balkenspiralgalaxie und mittlerweile die entfernteste ihrer Art, die jemals beobachtet wurde. Der Balken in der Mitte der Struktur besteht aus Sternen.
Ceers-2112 entstand kurz nach der Entstehung des Universums durch den Urknall (das schätzungsweise 13,8 Milliarden Jahre alt ist), und die ausgeprägte Struktur der Galaxie war bereits 2,1 Milliarden Jahre später vorhanden.
Angesichts der Entfernung zwischen der Erde und den Objekten aus der Frühzeit des Universums ist es praktisch wie ein Blick in die Vergangenheit, wenn Teleskope wie Webb Licht aus dem fernen Kosmos beobachten.
„Unerwarteterweise enthüllt diese Entdeckung, dass Galaxien, die unserer eigenen ähneln, bereits vor 11.700 Millionen Jahren existierten, als das Universum nur 15 % seines Lebens hatte“, sagte der leitende Studienautor Luca Costantin in einer Erklärung. Er ist Postdoktorand des spanischen Nationalen Forschungsrates am spanischen Centro de Astrobiología in Madrid.
Astronomen waren überrascht, eine so wohlgeordnete und strukturierte Galaxie zu einer Zeit zu sehen, als andere viel unregelmäßiger waren. Obwohl massereiche Spiralgalaxien in der kosmischen Nachbarschaft der Milchstraße häufig vorkommen, war dies nicht immer der Fall.
Die Entdeckung, die durch Webbs hochempfindliche Lichterkennungsfähigkeiten ermöglicht wurde, verändert das Verständnis der Wissenschaftler über die Entstehung von Galaxien und die Anfangsstadien des Universums.
„Der Fund von ceers-2112 zeigt, dass Galaxien im frühen Universum so geordnet sein könnten wie die Milchstraße“, sagte der Co-Autor der Studie, Alexander de la Vega, ein Postdoktorand an der University of California, Riverside, in einer Erklärung. „Das ist überraschend, da Galaxien im frühen Universum viel chaotischer waren und nur sehr wenige ähnliche Strukturen wie die Milchstraße hatten.“
Eine detaillierte Studie zu den Ergebnissen wurde am 8. November in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Astronomen gingen davon aus, dass Balkenspiralgalaxien wie die Milchstraße erst auftauchten, als das Universum mindestens die Hälfte seines heutigen Alters erreicht hatte, weil man annahm, dass es mehrere Milliarden Jahre galaktischer Entwicklung brauchte, bis die massiven Ansammlungen von Sternen in Galaxien zentrale Balken bilden konnten .
Die Balken nehmen Gestalt an, wenn Sterne in Spiralgalaxien geordnet rotieren, wie es in der Milchstraße der Fall ist. Bisher glaubten Astronomen nicht, dass frühe Galaxien genügend Stabilität hatten, um Balken zu bilden oder zu halten.
Aber die Entdeckung von Ceers-2112 deutet darauf hin, dass diese Entwicklung nur etwa eine Milliarde Jahre oder weniger gedauert hat, sagte de la Vega.
„Fast alle Balken kommen in Spiralgalaxien vor“, sagte de la Vega. „Der Balken in Ceers-2112 deutet darauf hin, dass Galaxien viel schneller heranreiften und geordnet wurden, als wir bisher dachten, was bedeutet, dass einige Aspekte unserer Theorien zur Galaxienentstehung und -entwicklung überarbeitet werden müssen.“
De la Vega glaubt, dass Astronomen ihre theoretischen Modelle für die Entstehung und Entwicklung von Galaxien ändern müssen, indem sie die Menge an dunkler Materie berücksichtigen, die in den frühesten Galaxien enthalten war.
Obwohl Dunkle Materie nie wirklich entdeckt wurde, geht man davon aus, dass sie 85 % der gesamten Materie im Universum ausmacht – und das Euclid-Teleskop der Europäischen Weltraumorganisation wurde für die Kartierung dieser Materie konzipiert. Dunkle Materie könnte bei der Entstehung der Balken eine Rolle gespielt haben.
Die Entdeckung legt auch nahe, dass Balken in frühen Galaxien entdeckt werden können, obwohl die ältesten Galaxien viel kleiner sind.
„Die Entdeckung von Ceers-2112 ebnet den Weg für die Entdeckung weiterer Balken im jungen Universum“, sagte de la Vega. „Anfangs dachte ich, die Erkennung und Schätzung der Eigenschaften von Balken in Galaxien wie Ceers-2112 wäre mit Messunsicherheiten behaftet. Aber die Leistungsfähigkeit des James Webb-Weltraumteleskops und die Expertise unseres Forschungsteams haben uns dabei geholfen, der Größe und Form des Balkens starke Grenzen zu setzen.“