Hatten Sie als Teenager eine Heavy-Metal-Phase? Wenn die Antwort „Ja“ lautet, haben Sie möglicherweise etwas mit „jugendlichen“ Galaxien gemeinsam. Auch sie stehen auf Schwermetall: Nickel. Dieser überraschende Fund ist nur eine von mehreren Entdeckungen bei Galaxien, die in den ersten drei Milliarden Jahren nach dem Urknall entstanden sind.
Das Team kombinierte die Lichtspektren von 23 von 33 im letzten Sommer beobachteten jugendlichen Galaxien, um ein zusammengesetztes Bild einer normalen jungen Galaxie zu erstellen. Dies ermöglichte es ihnen, einige gemeinsame kompositorische Erkenntnisse hervorzuheben. Die Anwesenheit von acht Elementen schien buchstäblich durch. Es wurden Wasserstoff, Helium, Stickstoff, Sauerstoff, Silizium, Schwefel, Argon und Nickel nachgewiesen.
„Niemals in meinen kühnsten Träumen hätte ich gedacht, dass wir Nickel sehen würden“, sagte die Hauptautorin Allison Strom von der Northwestern University in einer Erklärung. „Selbst in nahen Galaxien beobachten die Menschen dies nicht. In einer Galaxie muss genügend Element vorhanden sein und die richtigen Bedingungen herrschen, um es beobachten zu können. Niemand spricht jemals über die Beobachtung von Nickel. Damit wir sie sehen können, müssen Elemente im Gas leuchten. Damit wir Nickel sehen können, müssen die Sterne in den Galaxien möglicherweise etwas Einzigartiges haben.“
Aber nicht nur das Vorhandensein von Nickel war ungewöhnlich. Die Galaxien neigen dazu, höhere Temperaturen zu haben. Die heißen Taschen jugendlicher Galaxien liegen bei über 13.350 Grad Celsius (24.062 Grad Fahrenheit), deutlich höher als bei Galaxien im aktuellen Universum, die etwa 9.700 Grad Celsius (17.492 Grad Fahrenheit) haben.
Diese Galaxien waren anders. Und wir wollen diese Unterschiede verstehen und wie sie sich im Laufe der Zeit verändern. Zusammengenommen wird dies ein genaueres Bild der Galaxienentwicklung im Laufe der Zeitalter des Universums liefern.
„Diese Teenagerjahre sind wirklich wichtig, denn dann findet das größte Wachstum statt“, sagte Strom. „Indem wir dies untersuchen, können wir mit der Erforschung der Physik beginnen, die dazu geführt hat, dass die Milchstraße wie die Milchstraße aussieht – und warum sie anders aussehen könnte als ihre Nachbargalaxien.“
Die Beobachtungen wurden von JWST im Rahmen der CECILIA-Umfrage (Chemical Evolution Constrained using Ionized Lines in Interstellar Aurorae) durchgeführt. Das Backronym ehrt Cecilia Payne-Gaposchkin, eine der ersten Frauen, die einen Doktortitel in Astrophysik erlangte. Ihre Forschung ermöglichte es der Menschheit zu wissen, welche Elemente in Sternen und Galaxien existieren.
„Die Benennung unserer JWST-Umfrage nach Cecilia Payne-Gaposchkin sollte eine Hommage an ihre bahnbrechenden Studien zur chemischen Zusammensetzung von Sternen sein“, erklärte Gwen Rudie, eine wissenschaftliche Mitarbeiterin an den Carnegie Observatories, die gemeinsam mit Strom die CECILIA-Umfrage leitet. „Allison und ich sind uns bewusst, dass unsere eigene Arbeit zur Aufdeckung der Chemie dieser sehr frühen Galaxien auf ihrem Vermächtnis aufbaut.“
Die Studie wurde in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.