Die Risse drin Kosmologie sollte eine Weile dauern, bis sie erscheinen. Aber als das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) im vergangenen Frühjahr seine Linse öffnete, leuchteten sofort extrem entfernte, aber sehr helle Galaxien in das Sichtfeld des Teleskops. “Sie waren einfach so dumm hell und sie standen einfach auf”, sagte Rohan Naiduein Astronom am Massachusetts Institute of Technology.
Die scheinbaren Entfernungen der Galaxien von der Erde deuteten darauf hin, dass sie sich viel früher in der Geschichte des Universums gebildet haben, als irgendjemand erwartet hatte. (Je weiter entfernt etwas ist, desto länger ist es her, dass sein Licht aufflammte.) Zweifel kamen auf, aber im Dezember bestätigten Astronomen, dass einige der Galaxien tatsächlich so weit entfernt und daher so ursprünglich sind, wie es scheint. Die früheste dieser bestätigten Galaxien erstrahlte 330 Millionen Jahre nach dem Urknall und ist damit der neue Rekordhalter für die früheste bekannte Struktur im Universum. Diese Galaxie war ziemlich schwach, aber andere Kandidaten, die lose an denselben Zeitraum gebunden waren, leuchteten bereits hell, was bedeutet, dass sie möglicherweise riesig waren.
Wie konnten sich Sterne so kurz nach dem Urknall in überhitzten Gaswolken entzünden? Wie konnten sie sich hastig in solch riesige gravitativ gebundene Strukturen einweben? Das Auffinden solch großer, heller, früher Galaxien ähnelt dem Auffinden eines versteinerten Kaninchens in präkambrischen Schichten. „In der Anfangszeit gibt es keine großen Dinge. Es dauert eine Weile, bis man zu großen Dingen kommt“, sagte er Mike Boylan-Kolchinein theoretischer Physiker an der University of Texas, Austin.
Astronomen begannen zu fragen, ob die Fülle früher großer Dinge dem gegenwärtigen Verständnis des Kosmos widerspricht. Einige Forscher und Medien behaupteten, dass die Beobachtungen des Teleskops das Standardmodell der Kosmologie – ein gut erprobtes Gleichungssystem namens Lambda Cold Dark Matter oder ΛCDM-Modell – durchbrachen und auf aufregende Weise auf neue kosmische Bestandteile oder geltende Gesetze hinwiesen. Inzwischen hat sich jedoch gezeigt, dass das ΛCDM-Modell belastbar ist. Anstatt die Forscher zu zwingen, die Regeln der Kosmologie neu zu schreiben, veranlassen die JWST-Ergebnisse die Astronomen dazu, die Entstehung von Galaxien zu überdenken, insbesondere in den Anfängen des Kosmos. Das Teleskop hat die Kosmologie noch nicht gebrochen, aber das heißt nicht, dass der Fall der zu frühen Galaxien alles andere als epochal werden wird.
Einfachere Zeiten
Um zu verstehen, warum die Entdeckung sehr früher, heller Galaxien überraschend ist, hilft es zu verstehen, was Kosmologen über das Universum wissen – oder zu wissen glauben.
Nach dem Urknall begann sich das junge Universum abzukühlen. Innerhalb weniger Millionen Jahre beruhigte sich das brodelnde Plasma, das den Weltraum erfüllte, und Elektronen, Protonen und Neutronen vereinigten sich zu Atomen, meist neutralem Wasserstoff. Die Dinge waren ruhig und dunkel für einen Zeitraum von ungewisser Dauer, der als kosmisches dunkles Zeitalter bekannt ist. Dann passierte etwas.
Das meiste Material, das nach dem Urknall auseinanderflog, besteht aus etwas, das wir nicht sehen können, der sogenannten Dunklen Materie. Es hat besonders am Anfang einen mächtigen Einfluss auf den Kosmos ausgeübt. Im Standardbild wurde kalte dunkle Materie (ein Begriff, der unsichtbare, sich langsam bewegende Teilchen bedeutet) wahllos durch den Kosmos geschleudert. In einigen Gebieten war seine Verteilung dichter, und in diesen Regionen begann er zu Klumpen zusammenzubrechen. Sichtbare Materie, also Atome, sammelte sich um die Klumpen dunkler Materie. Als auch die Atome abkühlten, kondensierten sie schließlich und die ersten Sterne wurden geboren. Diese neuen Strahlungsquellen luden den neutralen Wasserstoff, der das Universum während der sogenannten Reionisierungsepoche erfüllte, wieder auf. Durch die Schwerkraft wuchsen größere und komplexere Strukturen und bildeten ein riesiges kosmisches Netz aus Galaxien.
