Die am weitesten entfernte Galaxie, die jemals entdeckt wurde, birgt ein überraschendes Geheimnis

Eskere Guru

Werkzeuge wie das James-Webb-Weltraumteleskop ermöglichen es Wissenschaftlern, weiter als je zuvor in die Geschichte des Universums zurückzublicken und unglaublich weit entfernte Objekte wie Galaxien aus den ersten paar hundert Millionen Jahren des Universums zu entdecken. Nun haben Astronomen die Galaxie JADES-GS-z14-0, die am weitesten entfernte bekannte Galaxie, untersucht und etwas noch Bemerkenswerteres gefunden: Hinweise darauf, dass dort Sauerstoff vorhanden ist.

Diese Galaxie ist so weit entfernt, dass ihr Licht 13,4 Milliarden Jahre brauchte, um uns zu erreichen, was bedeutet, dass wir einen Eindruck davon bekommen, wie sie nur 300 Millionen Jahre nach dem Urknall aussah. Für eine so junge Galaxie im Frühstadium des Universums würden Wissenschaftler erwarten, dass sie viel Wasserstoff und Helium finden, da diese Elemente in den frühesten Galaxien vorhanden waren – aber mit einem bodengestützten Teleskop namens ALMA (Atacama Large Millimeter Array) fanden sie auch Sauerstoff. Man hätte nicht erwartet, dass das auftauche, bis die Galaxie viel älter sei.

„Es ist, als würde man einen Heranwachsenden finden, bei dem man nur Babys erwarten würde“, sagte der leitende Forscher Sander Schouws vom Observatorium Leiden. „Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Galaxie sehr schnell gebildet hat und auch schnell heranreift, was zu einer wachsenden Zahl von Beweisen beiträgt, dass die Bildung von Galaxien viel schneller erfolgt als erwartet.“

Diese Weitwinkelaufnahme aus dem Digitized Sky Survey 2 zeigt die Himmelsregion um JADES-GS-z14-0, die am weitesten entfernte bisher bekannte Galaxie. Die Galaxie befindet sich in der Bildmitte, ist aber zu schwach, um hier gesehen zu werden. Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben das Vorhandensein von Sauerstoff in dieser Galaxie aufgedeckt – der bisher am weitesten entfernte Nachweis von Sauerstoff.
Diese Weitwinkelaufnahme aus dem Digitized Sky Survey 2 zeigt die Himmelsregion um JADES-GS-z14-0, die am weitesten entfernte bisher bekannte Galaxie. Die Galaxie befindet sich in der Bildmitte, ist aber zu schwach, um hier gesehen zu werden. Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben das Vorhandensein von Sauerstoff in dieser Galaxie aufgedeckt – der bisher am weitesten entfernte Nachweis von Sauerstoff. ESO/Digitalized Sky Survey 2. Danksagung: Davide De Martin

Seit James Webb begonnen hat, auf einige der frühesten Galaxien zurückzublicken, haben Wissenschaftler begonnen zu vermuten, dass ihre Modelle des frühen Universums falsch oder zumindest unvollständig sein könnten. Es scheint, dass das frühe Universum viel geschäftiger und heller ist als erwartet, wobei sich Galaxien schneller bilden und entwickeln als erwartet, und die Forscher sind sich nicht sicher, warum.

„Ich war von den unerwarteten Ergebnissen überrascht, weil sie einen neuen Blick auf die ersten Phasen der Galaxienentwicklung eröffneten“, sagte ein anderer Forscher, Stefano Carniani von der Scuola Normale Superiore in Pisa, Italien. „Der Beweis, dass eine Galaxie im jungen Universum bereits ausgereift ist, wirft Fragen darüber auf, wann und wie Galaxien entstanden sind.“

Der Sauerstoff wurde mit einer Technik namens Spektroskopie nachgewiesen, bei der Licht von entfernten Objekten in verschiedene Wellenlängen zerlegt wird, um zu sehen, welche Wellenlängen absorbiert wurden. Durch die Suche nach diesen Absorptionen können Wissenschaftler erkennen, woraus ein entferntes Objekt besteht. In diesem Fall fanden zwei separate Teams Hinweise auf Sauerstoff in dieser Galaxie, als sie Daten von ALMA analysierten, einem bodengestützten Array, das aus 66 zusammenarbeitenden Radioteleskopen in Chile besteht.

Die Ergebnisse von ALMA trugen auch dazu bei, die epische Entfernung der Galaxie zu bestätigen. „Während die Galaxie ursprünglich mit dem James Webb-Weltraumteleskop entdeckt wurde, brauchte ALMA, um ihre enorme Entfernung zu bestätigen und genau zu bestimmen“, sagte Rychard Bouwens vom Leiden Observatory. „Dies zeigt die erstaunliche Synergie zwischen ALMA und JWST, um die Entstehung und Entwicklung der ersten Galaxien aufzudecken.“

Die Forschung soll in einem Artikel in Astronomy & Astrophysics und einem weiteren Artikel im Astrophysical Journal veröffentlicht werden.