Ein künstlerisches Konzept einer Galaxie, die sich bildete, als unser Universum nur ein paar hundert Millionen Jahre alt war.(Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI))
Astronomen haben mit dem James Webb Weltraumteleskop drei der frühesten Galaxien unseres Universums entdeckt, die sich aktiv bildeten, als der Kosmos nur 400 bis 600 Millionen Jahre alt war.
Auf den Bildern des JWST sieht dieses galaktische Trio aus wie ein unscharfer roter Fleck, der sich von Helium und Wasserstoff ernährt, die im Laufe der Jahrmillionen das Wachstum solcher Galaxien unterstützen und sie zu den bekannten Ellipsen und Spiralen formen, die wir im Kosmos sehen.
„Man könnte sagen, dass dies die ersten ‚direkten‘ Bilder der Galaxienentstehung sind, die wir je gesehen haben“, sagte der Hauptautor der Studie, Kasper Elm Heintz, Astrophysiker am Cosmic Dawn Center (DAWN) in Dänemark, in einer Erklärung. „Während James Webb uns zuvor frühe Galaxien in späteren Entwicklungsstadien gezeigt hat, werden wir hier Zeuge ihrer Geburt und damit der Entstehung der ersten Sternsysteme im Universum.“
Ungefähr 400.000 Jahre nach dem Urknall wurde unser Universum in die Dunkelheit geführt. Dies geschah, nachdem sich der Weltraum so weit abgekühlt hatte, dass sich neutrale Wasserstoffatome bilden konnten, die den Kosmos in einen undurchsichtigen Urnebel hüllten. Dieser Nebel lichtete sich etwa 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall, als das Licht der ersten Generation von Sternen das Universum überflutete. Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass Zwerggalaxien, die sich in den ersten paar hundert Millionen Jahren des Universums bildeten, diesen nebelauflösenden Prozess mit überraschend viel Energie vorantrieben.
„Dies ist der Prozess, dessen Beginn wir in unseren Beobachtungen sehen“, sagte Studienkoautor Darach Watson in der Erklärung der Universität. „Diese Galaxien sind wie funkelnde Inseln in einem Meer von ansonsten neutralem, undurchsichtigem Gas“, fügte Heintz in einer NASA-Erklärung hinzu.
JWST-Bilder einer Galaxie, die sich bildete, als unser Universum nur 400 Millionen bis 600 Millionen Jahre alt war (Bildnachweis: Kasper E. Heintz et al./Science)
Inhaltsübersicht
Das Vermächtnis eines funkelnden kosmischen Tripletts
Das leistungsstarke Infrarotauge des JWST konnte aufzeichnen, wie das Licht der drei beobachteten Galaxien von großen, dichten Reservoirs aus neutralem Wasserstoffgas um sie herum absorbiert wurde – dieses Ergebnis zeigte auch, dass sich das Gas in den Galaxien selbst sammelt und sie nährt. Es ist sogar so viel Gas vorhanden, dass die Galaxien noch nicht einmal ihre ersten Sterne geboren haben. Damit Sterne entstehen können, müssen sich einige Teile des ursprünglichen Gases zu extrem dichten Taschen zusammenschließen, die dann die Bildung von Sternkörpern anregen. Es hätte wahrscheinlich Millionen von Jahren gedauert, bis die erste Generation von Sternen in diesen Galaxien geboren worden wäre.
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Astronomen wissen noch nicht, wie das Gas zwischen den Zentren von Galaxien, die auch supermassive schwarze Löcher beherbergen, und in den galaktischen Außenbezirken verteilt ist. Zukünftige Beobachtungen könnten nicht nur zur Lösung dieses Rätsels beitragen, sondern auch Aufschluss darüber geben, ob die Gasreservoirs dieser Galaxien vollständig aus ursprünglichem Wasserstoff bestehen oder bereits mit schwereren Elementen durchsetzt sind.
„Es ist ein Prozess, den wir weiter untersuchen werden, bis wir hoffentlich in der Lage sind, noch mehr Teile des Puzzles zusammenzufügen“, sagte Studienkoautor Gabriel Brammer von DAWN.
Er merkte an, dass diese Entdeckung zeigt, dass das JWST über seine primären Missionsziele hinausgeht. „Bilder und Daten dieser weit entfernten Galaxien waren vor Webb unmöglich zu erhalten“, sagte er. „Außerdem hatten wir ein gutes Gefühl dafür, was wir finden würden, als wir die Daten zum ersten Mal sahen – wir machten Entdeckungen fast nach Augenmaß.“
Die Ergebnisse werden in einem Artikel beschrieben, der am 23. Mai in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde.
