Seit das James-Webb-Weltraumteleskop seinen wissenschaftlichen Betrieb aufnahm, ging es Schlag auf Schlag: Bereits auf seiner ersten Deep-Field-Aufnahme blickte das Teleskop tiefer ins All als jedes Instrument zuvor und enthüllte Details früher Galaxien, die es nie gegeben hatte. zuvor gesehen. Basierend auf diesen Daten verwendeten Astronomen GLASS-z13, um zum ersten Mal eine Galaxie zu entdecken, die 300 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte.
55 frühe Galaxien auf einen Schlag
Aber ein paar Tage später ist dieser Rekord wieder Geschichte: Astronomen um Callum Donnan von der University of Edinburgh entdeckten eine Reihe anderer alter Galaxien – darunter mehrere, die sogar älter als GLASS-z13 sind. Für ihre Studie werteten die Forscher außerdem Tiefenschärfebilder der Nahinfrarotkamera NIRCam des Webb-Teleskops aus. In den Daten suchten sie gezielt nach Galaxien bei Rotverschiebung größer als z = 7,5 – und damit nach Sternhaufen, die im frühen Universum entstanden sind. Mit Erfolg: Die Astronomen identifizierten im untersuchten Teil des Himmels sofort 55 frühe Galaxien, von denen 44 bisher unbekannt waren. Sechs dieser Galaxien hatten eine Rotverschiebung von mehr als z=10, was bedeutet, dass sie weniger als etwa 480 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sind. „Dies allein ist eine dramatische Bestätigung der lang erwarteten Fähigkeit des James-Webb-Teleskops, die Entwicklung von Galaxien in den ersten etwa 300 Millionen Jahren nach dem Urknall abzubilden“, schreiben Donnan und sein Team. Die Helligkeit und Größe der neu entdeckten Galaxien zeigen, dass selbst diese frühen Sternhaufen aktiver und heller waren als bisher angenommen. „Die UV-Leuchtkraftdichte zeigt einen stetigen exponentiellen Abfall mit zunehmender Rotverschiebung bis mindestens z = 12“, schreibt das Team. „Die Galaxienentstehung muss also viel früher begonnen haben.“
Die Milchstraße existierte bereits 235 Millionen Jahre nach dem Urknall
Eine neu entdeckte Galaxie sticht besonders hervor: Ein schwacher rötlicher Punkt im Bild zeigte eine Rotverschiebung von z=16,7 – mehr als jemals zuvor für ein kosmisches Objekt gemessen. Diese Galaxie mit dem Namen CEERS-93316 muss weniger als 235 Millionen Jahre nach dem Urknall existiert haben. „Wir finden keine andere plausible Erklärung als die einer Rekord-Rotverschiebungsgalaxie bei z = 16,7“, schreiben Donnan und sein Team. Dieses Objekt ist in den NIRCam-Daten sehr deutlich zu sehen und kann daher kein naher Stern oder aktiver Galaxienkern sein. Darüber hinaus deutet die Spektralanalyse des Lichts von CEERS-93316 darauf hin, dass die Sterne in dieser Galaxie im Durchschnitt mindestens 20 Millionen Jahre alt sind. Die Sternentstehung in diesem frühen Haufen muss zwischen 120 und 220 Millionen Jahre nach dem Urknall begonnen haben, erklären die Astronomen. Auch dies deutet darauf hin, dass die ersten Sterne und Galaxien im Universum viel früher entstanden sind als lange angenommen. „Es ist fantastisch: Wir haben hier ein Teleskop, das genau für diese Beobachtungen entwickelt wurde: Es erlaubt uns, auf die Entstehung der ersten Sterne und Galaxien vor mehr als 13,5 Milliarden Jahren zurückzublicken!“, sagt Donnan. „Dies ist zweifellos nur der Anfang von vielen wichtigen Beobachtungen, die mit diesem Instrument in den kommenden Wochen, Monaten und Jahren gemacht werden.“ (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, eingereicht; Preprint, arXiv:2207.12356) Quelle: University of Edinburgh, arXiv 8. August 2022 – Nadja Podbregar