Instrumente wie das James Webb Space Telescope (JWST) ermöglichen es Wissenschaftlern, tiefer in die Geschichte des Universums zurückzublicken als je zuvor und unglaublich weit entfernte Objekte wie Galaxien zu erforschen, die in den ersten hundert Millionen Jahren des Universums entstanden sind. Kürzlich führten Astronomen eine intensive Beobachtungskampagne der Galaxie JADES-GS-z14-0 durch, der am weitesten entfernten bekannten Galaxie, und entdeckten dabei etwas noch Erstaunlicheres: Anzeichen von Sauerstoff.
Diese Galaxie ist so weit von der Erde entfernt, dass ihr Licht 13,4 Milliarden Jahre brauchte, um uns zu erreichen. Das bedeutet, dass wir ein Bild von JADES-GS-z14-0 300 Millionen Jahre nach dem Urknall sehen. Für eine so junge Galaxie im Frühstadium des Universums erwarteten Wissenschaftler reichlich Wasserstoff und Helium, da diese Elemente in frühen Galaxien vorkommen. Mit dem erdgebundenen Atacama Large Millimeter Array (ALMA)-Teleskop entdeckten sie jedoch auch Sauerstoff – ein Element, das erst deutlich später in der Galaxie auftrat.
Sander Schouws, ein Forscher am Leidener Observatorium, sagte:
Beobachtungen zeigen, dass sich diese Galaxie sehr schnell gebildet hat und auch viel schneller gereift ist als ursprünglich vorhergesagt.
Seit James Webb mit der Beobachtung früher Galaxien begann, vermuten Wissenschaftler, dass ihre Modelle des frühen Universums falsch oder zumindest unvollständig sein könnten. Offenbar war das frühe Universum deutlich lebendiger und heller als vorhergesagt, und Galaxien entstanden und wuchsen schneller als erwartet. Die Gründe dafür sind bis heute unklar.
Die Ergebnisse sind überraschend, da sie eine neue Perspektive auf die frühesten Stadien der Galaxienentwicklung eröffnen. Der Nachweis, dass eine Galaxie bereits im frühen Universum ausgereift war, wirft Fragen darüber auf, wann und wie Galaxien entstehen.
Der Sauerstoff wurde mithilfe einer Spektroskopie-Technik nachgewiesen. Dabei wird das Licht weit entfernter Objekte in verschiedene Wellenlängen aufgespalten, um zu bestimmen, welche Wellenlängen absorbiert wurden. Durch die Suche nach diesen Absorptionslinien können Wissenschaftler herausfinden, woraus das entfernte Objekt besteht. In diesem Fall fanden zwei unabhängige Teams bei der Analyse von Daten von ALMA, einem Radioteleskop mit 66 Antennen in Chile, Hinweise auf Sauerstoff in der Galaxie.
Die ALMA-Ergebnisse trugen auch dazu bei, die enorme Entfernung von der Erde zu JADES-GS-z14-0 zu bestätigen. Obwohl die Galaxie ursprünglich vom James-Webb-Weltraumteleskop entdeckt wurde, half ALMA, ihre enorme Entfernung zu bestätigen und präzise zu messen. Dies zeigt, wie gut die Kombination von ALMA und JWST die Entstehung und Entwicklung früher Galaxien aufdecken kann.
Die Forschungsergebnisse werden in einem Artikel in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics und einem weiteren im Astrophysical Journal veröffentlicht.
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