Webb findet potenziell fehlendes Bindeglied zu den ersten Sternen

Beim Blick in die Tie­fen des frü­hen Uni­ver­sums mit dem James-Webb-Welt­raum­te­le­skop der NASA/ESA/CSA haben Astro­no­men etwas bis­her Unbe­kann­tes ent­deckt: eine Gala­xie mit einer selt­sa­men Licht­si­gna­tur, die sie dar­auf zurück­füh­ren, dass ihr Gas ihre Ster­ne über­strahlt. Die rund eine Mil­li­ar­de Jah­re nach dem Urknall ent­deck­te Gala­xie GS-NDG-9422 (9422), im Stern­bild Che­mi­scher Ofen, könn­te ein feh­len­des Bin­de­glied in der galak­ti­schen Ent­wick­lung zwi­schen den ers­ten Ster­nen im Uni­ver­sum und den bekann­ten, gut eta­blier­ten Gala­xien darstellen.

„Mein ers­ter Gedan­ke beim Betrach­ten des Spek­trums der Gala­xie war: ‚Das ist selt­sam‘, und das ist genau das, was das Webb-Tele­skop auf­de­cken soll­te: völ­lig neue Phä­no­me­ne im frü­hen Uni­ver­sum, die uns hel­fen wer­den zu ver­ste­hen, wie die kos­mi­sche Geschich­te begann“, sag­te der lei­ten­de For­scher Alex Came­ron von der Uni­ver­si­tät Oxford in Großbritannien.

Came­ron wand­te sich an sei­ne Kol­le­gin Har­ley Katz, eine Theo­re­ti­ke­rin, um die selt­sa­men Daten zu dis­ku­tie­ren. Gemein­sam fand ihr Team her­aus, dass Com­pu­ter­mo­del­le kos­mi­scher Gas­wol­ken, die von sehr hei­ßen, mas­se­rei­chen Ster­nen so stark erhitzt wur­den, dass das Gas hel­ler leuch­te­te als die Ster­ne, nahe­zu per­fekt mit Webbs Beob­ach­tun­gen übereinstimmten.

„Es sieht so aus, als ob die­se Ster­ne viel hei­ßer und mas­se­rei­cher sein müs­sen als das, was wir im loka­len Uni­ver­sum sehen, was Sinn macht, weil das frü­he Uni­ver­sum eine ganz ande­re Umge­bung war“, sag­te Katz, die an der Uni­ver­si­tät in Oxford und an der Uni­ver­si­ty von Chi­ca­go in den USA beschäf­tigt ist.

Im loka­len Uni­ver­sum sind hei­ße, mas­se­rei­che Ster­ne typi­scher­wei­se zwi­schen 40.000 und 50.000 Grad Cel­si­us heiß. Das Team fand her­aus, dass es in der Gala­xie Ster­ne gibt, die hei­ßer als 80.000 Grad Cel­si­us sind. Die For­scher ver­mu­ten, dass sich die Gala­xie inmit­ten einer kur­zen Pha­se inten­si­ver Stern­ent­ste­hung in einer dich­ten Gas­wol­ke befin­det, in der vie­le mas­se­rei­che und hei­ße Ster­ne ent­ste­hen. Die Gas­wol­ke wird von so vie­len Licht­photo­nen der Ster­ne getrof­fen, dass sie extrem hell leuch­tet. Dass die­se Gas­ne­bel die Ster­ne über­strah­len, ist nicht nur neu, son­dern auch inter­es­sant, weil die­ses Gas in der Umge­bung der ers­ten Gene­ra­ti­on von Ster­nen im Uni­ver­sum vor­her­ge­sagt wur­de, die Astro­no­men als Ster­ne der Popu­la­ti­on III bezeichnen.

„Wir wis­sen, dass die­se Gala­xie kei­ne Ster­ne der Popu­la­ti­on III besitzt, weil die Webb-Daten zu viel che­mi­sche Kom­ple­xi­tät zei­gen. Die exo­ti­schen Ster­ne in die­ser Gala­xie könn­ten ein Weg­wei­ser sein, um zu ver­ste­hen, wie sich Gala­xien von Urster­nen zu den uns bekann­ten Gala­xien­ty­pen ent­wi­ckelt haben“, so Katz.

Bis­lang ist die Gala­xie 9422 nur ein Bei­spiel für die­se Pha­se der Gala­xien­ent­wick­lung, so dass noch vie­le Fra­gen offen sind. Sind die­se Bedin­gun­gen in Gala­xien zu die­sem Zeit­punkt üblich oder ein sel­te­nes Ereig­nis? Was kön­nen sie uns über noch frü­he­re Pha­sen der Gala­xien­ent­wick­lung ver­ra­ten? Came­ron, Katz und ihre For­scher­kol­le­gen suchen aktiv nach wei­te­ren Gala­xien, um die­se Popu­la­ti­on von Gala­xien zu ergän­zen und bes­ser zu ver­ste­hen, was in den ers­ten Mil­li­ar­den Jah­ren nach dem Urknall im Uni­ver­sum geschah.

„Es ist eine sehr auf­re­gen­de Zeit, mit dem Webb-Tele­skop die­se Zeit im Uni­ver­sum erfor­schen zu kön­nen, die einst unzu­gäng­lich war“, sag­te Came­ron. „Wir ste­hen erst am Anfang neu­er Ent­de­ckun­gen und Erkenntnisse.“

Die For­schungs­ar­beit wird in den Month­ly Noti­ces of the Roy­al Astro­no­mic­al Socie­ty ver­öf­fent­licht.

Hintergrundinformationen

Webb ist das größ­te und leis­tungs­stärks­te Tele­skop, das jemals ins All geschos­sen wur­de. Im Rah­men einer inter­na­tio­na­len Koope­ra­ti­ons­ver­ein­ba­rung stell­te die ESA den Start­dienst des Tele­skops mit­hil­fe der Trä­ger­ra­ke­te Aria­ne 5 bereit. In Zusam­men­ar­beit mit Part­nern war die ESA für die Ent­wick­lung und Qua­li­fi­zie­rung von Aria­ne-5-Anpas­sun­gen für die Webb-Mis­si­on sowie für die Beschaf­fung des Start­diens­tes durch Aria­nespace ver­ant­wort­lich. Die ESA stell­te außer­dem den leis­tungs­star­ken Spek­tro­gra­phen NIR­Spec und 50 % des Mit­tel­in­fra­rot­in­stru­ments MIRI zur Ver­fü­gung, das von einem Kon­sor­ti­um natio­nal finan­zier­ter euro­päi­scher Insti­tu­te (dem MIRI Euro­pean Con­sor­ti­um) in Zusam­men­ar­beit mit dem JPL und der Uni­ver­si­ty of Ari­zo­na ent­wor­fen und gebaut wurde.

Webb ist eine inter­na­tio­na­le Part­ner­schaft zwi­schen NASA, ESA und der Cana­di­an Space Agen­cy (CSA).

Bild­nach­weis: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Came­ron (Uni­ver­si­tät Oxford)

Links

• Wis­sen­schaft­li­ches Paper
• Ver­öf­fent­li­chung auf der STScI-Website
• Ver­öf­fent­li­chung auf der ESA-Website

Link zur Pres­se­mit­tei­lung: ESA/Hubble/Webb weic2424