Sehen Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA in Aktion ist, als würde man sich die perfekte Verfilmung eines Lieblingsromans ansehen.
Ich erinnere mich lebhaft an die Prelaunch-Tage, als der Erfolg nur theoretischer Natur war. Fast jede Pressemitteilung über das JWST war gespickt mit Sätzen, die behaupteten, das Teleskop würde “ein ungefiltertes Universum enthüllen!” “durch Staubvorhänge dringen!” und “Bring uns dorthin, wo uns kein anderes Teleskop hinbringen kann!” Und um dies zu erreichen, sagten die Wissenschaftler, würde die Maschine zunächst außergewöhnliche Leistungen vollbringen, wie „eine Million Meilen von der Erde zu reisen!“ und “Kalibrieren jedes seiner vergoldeten Spiegel und nie zuvor verwendeten Infrarotsensoren!”
Es fühlte sich wie ein weit hergeholter Traum an – aber nach dem Start wurde schnell klar, dass das Drehbuch dieses Films direkt aus den Seiten des Buches stammen würde. Nahtlos reiste das JWST eine Million Meilen von der Erde weg, kalibrierte diese unbezahlbaren Instrumente und enthüllte, was man so etwas nennen könnte ungefilterter Kosmos und durchbohrt Vorhänge aus interstellarem Rauschen brillantes Baby zu enthüllen Sterne und alte, gerötete Galaxien. Immer wieder hat es uns dorthin geführt, wo uns noch kein anderes Teleskop hingebracht hat. Und ein Ende des JWST-Dramas scheint nicht in Sicht.
Am Donnerstag gab die NASA bekannt, dass die beeindruckende Erfindung eine Tasche mit Galaxien im fernen Universum gefunden hat, die sonst der Teleskoparmee der Menschheit verborgen geblieben wäre.
Zwei Papiere waren veröffentlicht über den Fund diese Woche in The Astrophysical Journal Letters, und laut Literatur gibt es zwei besonders erstaunliche Galaxien, die in der Region sitzen. Diese winzigen Bereiche, die nur einen kleinen Prozentsatz der Größe der Milchstraße ausmachen, existieren vermutlich etwa 350 Millionen und 450 Millionen Jahre nach dem Urknall (das ist immens nah am Beginn der Zeit).
„Wir haben etwas unglaublich Faszinierendes auf den Punkt gebracht“, sagt Garth Illingworth, emeritierter Professor für Astronomie und Astrophysik an der UC Santa Cruz und Mitautor eines der Artikel. sagte in einer Erklärung. „Diese Galaxien müssten vielleicht erst 100 Millionen Jahre nach dem Urknall zusammengekommen sein. Niemand hätte erwartet, dass das dunkle Zeitalter so früh enden würde.“
Zwei der am weitesten entfernten Galaxien, die bisher gesehen wurden, sind in diesen Bildern des Webb-Weltraumteleskops der äußeren Regionen des Galaxienhaufens Abell 2744 eingefangen. Die Galaxien befinden sich technisch gesehen nicht innerhalb des Haufens, sondern viele Milliarden Lichtjahre weiter dahinter. Nummer 1 existierte wahrscheinlich nur 450 Millionen Jahre nach dem Urknall, und Nummer 2 existierte 350 Millionen Jahre nach dem Urknall.
NASA, ESA, CSA, Tommaso Treu (UCLA); Bildverarbeitung: Zolt G. Levay (STScI)
Jetzt übergibt JWST den Staffelstab an seine Schöpfer
Der erste Fund, so das Team, erforderte eine viertägige Analyse und umfasste zwei JWST-Forschungsinitiativen, die Grism Lens-Amplified Survey from Space oder GLASS und die Cosmic Evolution Early Release Science Survey oder CEERS.
„Das Uruniversum wäre nur ein Hundertstel seines heutigen Alters gewesen“, sagte Illingworth über die Ära, als diese Galaxien geboren wurden. „Es ist ein Bruchteil der Zeit in dem 13,8 Milliarden Jahre alten, sich entwickelnden Kosmos.“
Außerdem deutet das Licht, das von den funkelnden Galaxien ausgeht – was der JWST eingefangen hat – darauf hin, dass sie auch außergewöhnlich hell sind.
„Während die Entfernungen dieser frühen Quellen noch spektroskopisch bestätigt werden müssen, sind ihre extremen Helligkeiten ein echtes Rätsel, das unser Verständnis der Galaxienentstehung herausfordert“, sagt Pascal Oesch, Forscher an der Universität Genf in der Schweiz und Zweitautor einer von die Papiere, sagte in einer Erklärung.
Illingworth schlägt vor, dass das Galaxienduo vielleicht so lumineszierend ist, weil es einst viele massearme Sterne enthielt – obwohl sie andererseits vielleicht weniger, aber superhelle und große Sterne enthalten.
“Nur Webb-Spektren werden es zeigen”, sagte Adriano Fontana, Co-Autor einer der Studien und Mitglied des GLASS-JWST-Teams, in einer Erklärung.
Der JWST erhaschte einmal diesen flüchtigen Blick auf eine funkelnde, funkelnde kosmische Szene, die den Augen von Hubble verborgen war.
ESA/Webb, NASA, CSA, L. Armus, A. Evans
Und wenn sich der Entfernungsaspekt bewahrheitet, könnte eine der interessanten Galaxien namens GLASS-z12 – von der angenommen wird, dass sie 350 Millionen Jahre nach dem Urknall gelebt hat – sogar ein Rekordbrecher sein. Der bisherige Rekordhalter für die älteste (jüngste?) Galaxie aller Zeiten ist GN-z11, die 400 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte und 2016 von Hubble und dem Keck-Observatorium identifiziert wurde.
„Bei diesen Beobachtungen explodiert einfach der Kopf“, sagte Paula Santini, Co-Autorin einer der Studien, in einer Erklärung. „Dies ist ein ganz neues Kapitel in der Astronomie. Es ist wie eine archäologische Ausgrabung, und plötzlich findet man eine verlorene Stadt oder etwas, von dem man nichts wusste. Es ist einfach umwerfend.“
Eine andere Co-Autorin einer der Studien, Erica Nelson von der University of Colorado, erklärte, wie sie davon beeindruckt war, auch die Formen dieser Galaxien messen zu können. „Ihre ruhigen, geordneten Scheiben“, sagte sie, „stellen unser Verständnis in Frage, wie sich die ersten Galaxien in dem überfüllten, chaotischen frühen Universum gebildet haben.“
Sie wären nichts wie die Milchstraße, Andromeda und andere Riesen gewesen, die wir in unserem heutigen Universum zu sehen bekommen.
Was hat es mit den Z auf sich?
Sie haben vielleicht bemerkt, dass Galaxiennamen, einschließlich GLASS-z12 und GN-z11, oft mit dem Buchstaben „z“ gefolgt von einer Zahl beladen sind. Dafür gibt es einen Grund. Es bezieht sich auf das, was als ihre Rotverschiebung bekannt ist.
Im Grunde verwenden Wissenschaftler die Rotverschiebung, um zu bestimmen, wie weit ein interessierendes Objekt von unseren Teleskopen entfernt ist. Das „rote“ Bit kommt von der Tatsache, dass sich Objekte, die sich immer weiter von der Erde entfernen – zusammen mit der Expansion des Universums –, die Wellenlängen des von ihnen emittierten Lichts ausdehnen und immer röter werden. Wirklich rote Dinge, und damit Dinge, die wirklich weit entfernt sind, haben höhere z-Werte. Und umgekehrt für weniger rote Sachen.
Hier ist eine Illustration, die zeigt, was die Rotverschiebung grundsätzlich mit dem Licht macht, das von Galaxien kommt, die sich von der Erde entfernen.
NASA/JPL-Caltech//R. Hurt (Caltech-IPAC)
„Mit Webb waren wir erstaunt, das entfernteste Sternenlicht zu finden, das jemals jemand gesehen hatte, nur wenige Tage nachdem Webb seine ersten Daten veröffentlicht hatte“, sagte Rohan Naidu vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und Hauptautor einer der Studien.
Im August machte Naidu auch Schlagzeilen wegen seiner Entdeckung dessen, was er „Schrödingers Galaxy Candidate.” Kurz gesagt, dies könnte eine Galaxie mit einem erstaunlichen Rotverschiebungswert von z = 17 sein.
Eines Tages könnte das Studium eines solchen Bereichs entschlüsseln, ob eine Reihe entscheidender physikalischer Modelle den Test der Zeit bestehen, weil wir das Universum so analysieren würden, wie es so kurz nach Beginn unserer Uhren war. Aber nun, es wird „Schrödingers Galaxienkandidat“ genannt, weil es eine Menge Unsicherheit über seine wahre Natur gibt.
Ha.