Kurz nachdem das James-Webb-Weltraumteleskop seinen wissenschaftlichen Betrieb aufgenommen hatte, gaben Astronomen bekannt, dass sie im frühen Universum Galaxien entdeckt hatten, die für ihr Alter größer, heller und voller Sterne waren. Während Schlagzeilen auf der ganzen Welt behaupten, dass diese Galaxien unser Verständnis des Urknalls „zerstören“, ist die Wahrheit komplexer – und interessanter.
Die Urknalltheorie ist unser allgemeines Bild der Geschichte des Universums, beginnend in seiner tiefen Vergangenheit, als das Universum kleiner, heißer und dichter war als heute. Dieses ursprünglich im frühen 20. Jahrhundert entwickelte Modell hat eine Reihe von Beobachtungstests bestanden und ist äußerst gut in der Lage, eine Vielzahl kosmologischer Beobachtungen zu erklären, darunter die Rotverschiebung des Lichts entfernter Galaxien und das Auftreten von Reststrahlung als Hintergrundstrahlung , die Fülle an leichten Elementen und die Entwicklung von Galaxien und größeren Strukturen.
Obwohl die Urknalltheorie nicht mit Sicherheit sagen kann, welche Galaxien wo erscheinen werden, kann sie über Wahrscheinlichkeiten sprechen. Kosmologen können beispielsweise grob sagen, wie viele kleine Galaxien, wie viele mittlere Galaxien und wie viele große Galaxien in einer bestimmten Größe und in einem bestimmten Alter im Universum vorkommen sollten. Doch bis zum James-Webb-Weltraumteleskop hatten wir keinen direkten Zugang zu den frühen Stadien der Galaxienentwicklung – etwas, für dessen Untersuchung das Teleskop speziell entwickelt wurde.
Im Jahr 2022 gaben Astronomen bekannt, dass sie sehr weit entfernte und seltsam große Galaxien gefunden hatten. Sie haben gemessen Rotverschiebung Von den Galaxien gibt es mehr als 16, was bedeutet, dass diese Galaxien Sie existierten erst 200 bis 250 Millionen Jahre nach dem UrknallEs war jedoch riesig und schien vollständig geformt zu sein, mit Spiralarmen und allem.
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Diese Galaxien schienen weit von den Vorhersagen der Urknalltheorie entfernt zu sein; Es war, als würde man Teenager in einem Kindergartenklassenzimmer finden. Was passiert also?
Gekrümmte Kosmologie
Es erschienen plakative Schlagzeilen in den Zeitungen, die den Tod der Urknalltheorie verkündeten. Aber diese Geschichten ließen ein entscheidendes Detail aus: Astronomen schätzten die Rotverschiebungen dieser Galaxien mithilfe einer Technik namens Photometrie, die äußerst unsicher ist. Eine vollständige Bewertung der Fähigkeit dieser Galaxien, die Kosmologie zu „brechen“, muss warten, bis eine genauere Messung ihrer Rotverschiebung und damit ihres Alters erreicht werden kann.
Als einige Monate später diese genaueren Messungen erfolgten, verwandelten sich diese Galaxien von rekordverdächtigen Galaxien in ganz gewöhnliche Galaxien. Beispielsweise wurde die Rotverschiebung einer Galaxie von mehr als 16 auf nur 4,9 geändert, wodurch sich ihr Alter von 240 Millionen Jahren nach dem Urknall auf mehr als eine Milliarde Jahre erhöhte. Das ist mehr als genug Zeit für die reguläre Urknalltheorie, um ihre Größen und Formen zu erklären.
Aber neben diesen weniger aufregenden Revisionen sind einige bestätigte Rotverschiebungen für andere Galaxien aufgetaucht, darunter JADES-GS-z14-0, die entfernteste derzeit bekannte Galaxie, die eine Rotverschiebung von 14,32 aufweist. Diese Galaxie war lebendig und wohlauf, als das Universum erst 290 Millionen Jahre alt war.
Astronomen sagten die Existenz von Galaxien 290 Millionen Jahre nach dem Urknall voraus; Deshalb haben sie das James Webb Telescope gebaut. Als Galaxie ist Gadis-GS-Z14-0 ausgesprochen klein – nur 1.600 Lichtjahre im Durchmesser, verglichen mit dem Durchmesser der Milchstraße von 100.000 Lichtjahren. Aber interessanterweise ist die Galaxie ziemlich hell und voller Sterne – nicht genug, um die Kosmologie völlig zu zerstören, aber genug, um einige Fragen über den Ursprung und die Entwicklung der ersten Galaxien im Universum aufzuwerfen.
Baukosmologie
Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Urknalltheorie falsch ist; Wissenschaftler müssen die mentale Disziplin bewahren, diese Möglichkeit anzuerkennen. Aber angesichts der großen Menge an Beweisen, die diese Theorie stützen, ist es unwahrscheinlich, dass die Urknalltheorie durch eine einzige Beobachtung widerlegt werden kann. Es lohnt sich zu wiederholen, dass das James-Webb-Teleskop genau das tut, wofür wir es entworfen und gebaut haben: einige der wichtigsten verbleibenden Fragen darüber zu beantworten, wie die ersten Sterne und Galaxien entstanden.
Es ist durchaus möglich, dass Kosmologen die Entstehung von Galaxien wie JADES-GS-z14-0 im Kontext des Urknalls erklären können, ohne große Modifikationen vornehmen zu müssen. Zum Beispiel, Schwarze Löcher Diese Galaxien sind möglicherweise vor uns aufgetaucht und ihre extrem starke Schwerkraft könnte zu hellen Explosionen der Sternentstehung geführt haben. Oder vielleicht Supernova Rückkopplungen und andere Mechanismen führten dazu, dass die ersten Galaxien sternreicher waren als die heutigen Galaxien, sodass diese frühen Galaxien trotz ihrer geringen Größe großartig wirkten.
Unsere ersten Beobachtungen könnten auf diese kleinen, aber hellen Galaxien ausgerichtet sein, und zusätzliche Kampagnen könnten größere Cluster alltäglicherer Galaxien aufdecken und so die Spannungen mit Modellen der Galaxienentstehung verringern.
Schließlich müssen wir dem Universum möglicherweise einige neue Zutaten hinzufügen, beispielsweise die Entwicklung dunkler Energie im Laufe der Zeit ermöglichen, um diese Art von Galaxie zu so frühen Zeiten zu erzeugen.
Das ist an sich schon interessant, ohne die Urknalltheorie, wie wir sie kennen, auf den Kopf stellen zu müssen. Es gibt genug Geheimnisse und versteckte Ecken im Universum, um Astronomen die ganze Nacht über die Möglichkeiten nachdenken zu lassen – und morgens weiter daran zu arbeiten, sie zu lösen.
„Zertifizierter Unruhestifter. Freundlicher Forscher. Web-Freak. Allgemeiner Bierexperte. Freiberuflicher Student.“
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