James-Webb-Teleskop entdeckt Beweise für alte „Universumbrecher“-Galaxien | Astronomie

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat scheinbar sechs massive alte Galaxien entdeckt, die Astronomen als „Universalbrecher“ bezeichnen, weil ihre Existenz aktuelle Theorien der Kosmologie auf den Kopf stellen könnte.

Die Objekte stammen aus einer Zeit, als das Universum gerade einmal 3 % seines heutigen Alters betrug, und sind weitaus größer, als es so früh nach dem Urknall für Galaxien angenommen wurde. Sollten sich die Ergebnisse bestätigen, würden sie das Verständnis der Wissenschaftler darüber in Frage stellen, wie sich die frühesten Galaxien gebildet haben.

„Diese Objekte sind viel massiver als erwartet“, sagte Joel Leja, Assistenzprofessor für Astronomie und Astrophysik an der Penn State University und Mitautor der Studie. „Wir haben erwartet, zu diesem Zeitpunkt nur winzige, junge Babygalaxien zu finden, aber wir haben Galaxien entdeckt, die so ausgereift sind wie unsere eigene, in dem, was früher als Beginn des Universums angesehen wurde.“

Die Beobachtungen stammen aus dem ersten Datensatz, der vom James-Webb-Weltraumteleskop der Nasa veröffentlicht wurde, das mit infrarotempfindlichen Instrumenten ausgestattet ist, die in der Lage sind, das von den ältesten Sternen und Galaxien emittierte Licht zu erfassen. Beim Sichten der Bilder entdeckte Dr. Erica Nelson von der University of Colorado Boulder und Co-Autorin eine Reihe von „unscharfen Punkten“, die ungewöhnlich hell und ungewöhnlich rot erschienen.

Rötung ist in der Astronomie ein Indikator für das Alter, denn wenn Licht durch das expandierende Universum wandert, wird es gestreckt oder rotverschoben. Diese Galaxien schienen etwa 13,5 Milliarden Jahre alt zu sein, was sie etwa 500 bis 700 Millionen Jahre nach dem Urknall platziert.

Dies wären nicht die ältesten Galaxien, die von James Webb beobachtet wurden, der im Dezember 2021 gestartet wurde. Letztes Jahr entdeckten Wissenschaftler vier Galaxien, die etwa 350 Millionen Jahre nach dem Urknall datieren, aber diese waren viel kleiner. Berechnungen deuten darauf hin, dass die jüngsten Galaxien Dutzende bis Hunderte Milliarden sonnengroße Sterne an Masse beherbergten, was sie mit der Milchstraße auf Augenhöhe bringt.

„Es sind Bananen“, sagte Nelson. „Diese Galaxien hätten keine Zeit haben sollen, sich zu bilden.“

Um die Existenz solch massereicher Galaxien kurz vor Beginn der Zeit zu erklären, müssten Wissenschaftler entweder einige grundlegende Regeln der Kosmologie oder das Verständnis dafür, wie die ersten Galaxien aus kleinen Sternen- und Staubwolken entstanden sind, überdenken.

„Es stellt sich heraus, dass wir etwas so Unerwartetes gefunden haben, dass es tatsächlich Probleme für die Wissenschaft schafft“, sagte Leja. „Es stellt das ganze Bild der frühen Galaxienentstehung in Frage.“

Bestehende Modelle deuten darauf hin, dass das Universum nach einer Periode rascher Expansion einige hundert Millionen Jahre damit verbracht hat, sich so weit abzukühlen, dass Gas zusammenfließen und zu den ersten Sternen und Galaxien kollabieren konnte, eine Zeit, die als dunkles Zeitalter bekannt ist.

„Die Entdeckung solch massereicher Galaxien so kurz nach dem Urknall legt nahe, dass die dunklen Zeiten vielleicht gar nicht so dunkel waren und dass das Universum möglicherweise viel früher als wir dachten von Sternentstehung überschwemmt wurde“, sagte Dr. Emma Chapman, ein Astrophysiker an der University of Nottingham, der an den jüngsten Beobachtungen nicht beteiligt war.

Chapman sagte, dass weitere Beobachtungen erforderlich seien, um die Entdeckung zu bestätigen, bevor bestehende Modelle aufgegeben werden könnten. „Das zu sagen, bei dem Tempo, mit dem JWST Theorien auf den Kopf stellt und ganze Bereiche revolutioniert, würde es mich nicht überraschen, wenn es wahr wäre!“ Sie hat hinzugefügt.

Das Team plant, Spektrumsbilder zu erhalten, die genauere Entfernungsinformationen liefern und bessere Massenschätzungen ermöglichen können. „Ein Spektrum wird uns sofort sagen, ob diese Dinge echt sind oder nicht“, sagte Leja.