Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat die am weitesten entfernten Galaxien entdeckt, die jemals entdeckt wurden, von denen einige auf nur 300 Millionen Jahre nach der Entstehung des Universums im Urknall zurückgehen – eine Zeit, als das Universum nur 2 % seines heutigen Alters hatte.
Die Urgalaxien wurden von einem internationalen Team von Wissenschaftlern gefunden, die für die Entwicklung von zwei der neuesten Instrumente von JWST verantwortlich waren. Das erste Instrument, bekannt als Near Infrared Camera (NIRCam), hat die Aufgabe, einen kleinen Ausschnitt des Nachthimmels im Sternbild Fornax zu beobachten.
Im Laufe von 10 Tagen beobachtete NIRCam Licht von einer Gruppe von fast 100.000 Galaxien über neun Infrarotwellenlängen. Aus diesem Datensatz isolierten Astronomen 250 der schwächsten und rötesten Galaxien und zielten auf sie mit einem anderen JWST-Instrument – dem Nahinfrarot-Spektrometer (NIRSpec).
NIRSpec wurde entwickelt, um das von Himmelskörpern emittierte Licht zu sammeln und es in seine Farbbestandteile zu zerlegen. Dieser Prozess erzeugt regenbogenähnliche Graphen, die Spektren genannt werden. Astronomen können die Spektren einer Galaxie analysieren, um alles zu entdecken, von ihrer elementaren Zusammensetzung über die Anzahl der darin befindlichen Sterne bis hin zu ihrer Entfernung von der Erde.
Letzteres wird durch Messung eines als Rotverschiebung bekannten Phänomens ermittelt. Licht aus fernen Galaxien kann Milliarden von Jahren brauchen, um unseren Planeten zu erreichen. Während dieser Zeit strecken sich die Wellenlängen dieses Lichts und werden länger und bewegen sich langsam in den „roten“ Teil des Lichtspektrums.
Wenn Licht von seiner Quelle zur Erde wandert, wird es unweigerlich riesige Wolken aus interstellarem Staub und Gas passieren. Diese Wolken sind dafür bekannt, dass sie bestimmte Lichtwellenlängen gut absorbieren, während andere relativ ungehindert passieren können. Diese Interferenz erzeugt ein deutliches Muster im Regenbogenspektrum.
Eine Grafik, die die Positionen und Rotverschiebungen von Galaxien zeigt Anton M. Koekemoer (STScI), Christopher Willmer (University of Arizona), JWST PEARLS Team Bildverarbeitung: Rolf A. Jansen (ASU), Alyssa Pagan (STScI))
Wissenschaftler konnten das Alter und die Entfernung entfernter Galaxien berechnen, indem sie beobachteten, wie stark sich die Muster in den Spektren aufgrund der Rotverschiebung von ihren erwarteten Orten verschoben.
Mit dieser Technik haben Wissenschaftler vier enorm alte Galaxien entdeckt, die in den JWST-Daten liegen und von denen angenommen wird, dass sie nur 300 Millionen Jahre nach der Entstehung des Universums im Urknall entstanden sind. Damit ist sie 100 Millionen Jahre jünger als die älteste Galaxie, die jemals vom Hubble-Weltraumteleskop entdeckt wurde.
Das bedeutet, dass das vom JWST erfasste Licht seine Quelle vor etwa 13,4 Milliarden Jahren verließ, zu einer Zeit, als das Universum nur 2 % seines heutigen Alters hatte. Das rekordbrechende Alter der Galaxien wird sie für Wissenschaftler von unschätzbarem Wert machen, die versuchen, die evolutionären Geheimnisse des frühen Universums aufzudecken.
„Es ist schwierig, Galaxien zu verstehen, ohne die frühen Perioden ihrer Entwicklung zu verstehen“, erklärte der Astronom Sandro Takela von der University of Cambridge, der an einer Studie mitgewirkt hat, die die Ergebnisse beschreibt. Universität von Arizona). „Wie beim Menschen hängt vieles von dem, was als nächstes passiert, vom Einfluss dieser frühen Generationen von Sternen ab.“
„So viele intergalaktische Fragen haben auf Webbs transformative Gelegenheit gewartet, und wir sind begeistert, eine Rolle bei der Aufdeckung dieser Geschichte spielen zu können.“
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Bildnachweis: Northrop Grumman.
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