Hier ist die deutsche Übersetzung:
Der Standort der bisher frühesten und am weitesten entfernten Galaxie, die jemals beobachtet wurde: JADES-GS-z14-0, mit einer Nahaufnahme von ALMA. (Bildnachweis: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Carniani et al./S. Schouws et al/JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA))
Astronomen haben Sauerstoff in der bisher fernsten – und damit ältesten – beobachteten Galaxie entdeckt. Damit gelang der Menschheit der bislang weiteste Nachweis von Sauerstoff im All.
Diese frühe Galaxie mit der Bezeichnung JADES-GS-z14-0 enthält zehnmal mehr schwere Elemente, als man in einer Galaxie erwarten würde, die nur 300 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte. Die Entdeckung zeigt: Diese Galaxie war bereits im jungen Universum ausgereift – was bisherige Theorien zur Galaxienentwicklung infrage stellt.
Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) entdeckte JADES-GS-z14-0 im Jahr 2024. Sein Licht benötigte etwa 13,4 Milliarden Jahre, um uns zu erreichen – das entspricht rund 98 Prozent des Alters unseres 13,8 Milliarden Jahre alten Universums. Die neu gewonnenen Erkenntnisse über die chemische Zusammensetzung dieser Galaxie stammen vom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Hier ist die deutsche Übersetzung:
Der Standort der bisher frühesten und am weitesten entfernten Galaxie, die jemals beobachtet wurde – JADES-GS-z14-0 – mit einer Nahaufnahme von ALMA. (Bildnachweis: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Carniani et al./S. Schouws et al/JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA))
„Das ist, als würde man einen Jugendlichen dort finden, wo man nur Babys erwartet“, sagte Teammitglied Sander Schouws vom Leiden-Observatorium in einer Stellungnahme. „Die Ergebnisse zeigen, dass sich diese Galaxie extrem schnell gebildet hat und auch rasch reift. Dies fügt sich in eine wachsende Zahl von Belegen ein, dass die Entstehung von Galaxien viel schneller verläuft als bisher angenommen.“
JADES-GS-z14-0 wurde im Rahmen des JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)-Programms entdeckt, zusammen mit mehreren anderen Galaxien aus der Frühzeit des Universums. Das Projekt soll entscheidende Erkenntnisse darüber liefern, wie sich Sterne, Gas und Schwarze Löcher in diesen Urgalaxien entwickelten – zu einer Zeit, als das 13,8 Milliarden Jahre alte Universum noch in seinen Kinderschuhen steckte.
Um zu verstehen, warum die Entdeckung schwerer Elemente in einer so frühen Galaxie wie JADES-GS-z14-0 überraschend ist, muss man die chemische Zusammensetzung des jungen Universums betrachten.
Als das Universum gerade einmal 2% seines heutigen Alters hatte, bestand es nach wissenschaftlichen Erkenntnissen hauptsächlich aus Wasserstoff – dem leichtesten Element im Kosmos – sowie etwas Helium und minimalen Spuren schwererer Elemente. Astronomen bezeichnen diese schwereren Elemente etwas irreführend als „Metalle“. Sterne und Galaxien aus dieser Epoche müssten dementsprechend besonders „metallarm“ sein.
Als diese ersten Sterne starben und in Supernova-Explosionen vergingen, verteilten sich die Metalle, die sie während ihres Lebens erzeugt hatten. Diese Elemente reicherten die Gaswolken in ihren Heimatgalaxien an. Aus diesen Wolken entstand schließlich die nächste Sternengeneration – und damit Sterne mit höherem Metallgehalt.
Das bedeutet: Je älter eine Galaxie wird, desto mehr lässt sich ihre „Reife“ an der Häufigkeit von Metallen ablesen. Doch JADES-GS-z14-0, das wir in einer kosmischen Entwicklungsphase von nur 300 Millionen Jahren beobachten, müsste eigentlich metallarm und „unreif“ sein – stattdessen wirkt es erstaunlich ausgereift.
„Ich war von den unerwarteten Ergebnissen überrascht, denn sie eröffnen eine ganz neue Perspektive auf die Frühphase der Galaxienentwicklung“, sagte Stefano Carniani von der Scuola Normale Superiore in Pisa in der Mitteilung. „Dass eine Galaxie bereits im jungen Universum ausgereift war, wirft fundamentale Fragen auf: Wann und wie sind Galaxien eigentlich entstanden?“
Der Standort der bisher frühesten und am weitesten entfernten Galaxie, die je beobachtet wurde – JADES-GS-z14-0 – mit einer Nahaufnahme von ALMA. (Bildnachweis: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Carniani et al./S. Schouws et al/JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA))
Die Entdeckung von Sauerstoff in dieser frühen Galaxie ermöglichte es Astronomen zudem, die Entfernung zu JADES-GS-z14-0 genauer zu bestimmen.
„Die ALMA-Entdeckung liefert eine außergewöhnlich präzise Entfernungsmessung dieser Galaxie mit einer Unsicherheit von nur 0,005%“, erklärte Eleonora Parlanti von der Scuola Normale Superiore in Pisa. „Diese Präzision – vergleichbar mit einer Genauigkeit von 5 cm auf einen Kilometer – ermöglicht es uns, die Eigenschaften ferner Galaxien noch besser zu verstehen.“
Obwohl das JWST diese unglaublich weit entfernte Galaxie entdeckt hat, wäre die präzise Messung ihrer Entfernung zur Erde ohne ALMA nicht möglich gewesen.
„Dies zeigt die faszinierende Synergie zwischen ALMA und JWST, um die Entstehung und Entwicklung der ersten Galaxien zu enthüllen“, sagte Teammitglied Rychard Bouwens, Astronom am Leiden-Observatorium, in der Mitteilung.
Gergö Popping ist Astronom am europäischen ALMA-Regionalzentrum. Er war an dieser Studie nicht beteiligt.
„Dieser klare Nachweis von Sauerstoff in JADES-GS-z14-0 hat mich wirklich überrascht“, sagte er. „Es deutet darauf hin, dass sich Galaxien nach dem Urknall schneller bilden konnten, als bisher angenommen.“
„Dieses Ergebnis zeigt, wie entscheidend ALMA bei der Erforschung der Entstehungsbedingungen der ersten Galaxien im Universum ist.“
Die Forschungsarbeit des Teams wurde zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen.
