Webb findet Überraschungen in einem sich bildenden Galaxienhaufen

Mit­hil­fe des James-Webb-Welt­raum­te­le­skops der NASA/ESA/CSA hat ein inter­na­tio­na­les Astro­no­men­team neue Gala­xien im „Spi­der­web-Pro­to­clus­ter“ im Stern­bild Was­ser­schlan­ge ent­deckt. Ihre Eigen­schaf­ten geben Auf­schluss über das Wachs­tum von Gala­xien in die­sen Pro­to­hau­fen und zei­gen, dass Gra­vi­ta­ti­ons­wech­sel­wir­kun­gen in die­sen dich­ten Regio­nen nicht so wich­tig sind wie bis­her angenommen.

Astro­no­men erfor­schen Gala­xien­po­pu­la­tio­nen und decken ihre phy­si­ka­li­schen Eigen­schaf­ten in groß­räu­mi­gen Struk­tu­ren auf, um die Ent­ste­hung von Gala­xien und die Art und Wei­se, wie ihre Umge­bung ihren Auf­bau beein­flusst, bes­ser zu ver­ste­hen. Der Spi­der­web-Pro­to­clus­ter ist ein gut unter­such­tes Objekt im frü­hen Uni­ver­sum. Sein Licht hat über 10 Mil­li­ar­den Jah­re gebraucht, um uns zu errei­chen, und er zeigt uns einen sich bil­den­den Gala­xien­hau­fen, der aus mehr als hun­dert bekann­ten Gala­xien besteht. 

Mit Hil­fe der Mög­lich­kei­ten von Webb haben die Astro­no­men nun ver­sucht, die­sen Pro­to­hau­fen bes­ser zu ver­ste­hen und neue Gala­xien in ihm zu ent­de­cken. Infra­rot­licht kann den kos­mi­schen Staub bes­ser durch­drin­gen als sicht­ba­res Licht, das durch den Staub gestreut wird. Da Webb Infra­rot­licht sehr gut sehen kann, nutz­ten die Wis­sen­schaft­ler es, um Regio­nen des kos­mi­schen Spin­nen­net­zes zu beob­ach­ten, die uns bis­her durch kos­mi­schen Staub ver­bor­gen waren, und um her­aus­zu­fin­den, in wel­chem Maße die­ser Staub sie verdeckt.

„Wir beob­ach­ten den Auf­bau einer der größ­ten Struk­tu­ren im Uni­ver­sum, einer im Bau befind­li­chen Gala­xien­stadt“, erklärt Jose M. Pérez-Mar­tí­nez vom Insti­tu­to de Astrofí­si­ca de Cana­ri­as und der Uni­ver­si­dad de La Lagu­na in Spa­ni­en. „Wir wis­sen, dass die meis­ten Gala­xien in loka­len Gala­xien­hau­fen (die größ­ten Metro­po­len des Uni­ver­sums) alt und nicht sehr aktiv sind, wäh­rend wir in die­ser Arbeit die­se Objek­te in ihrer Jugend betrach­ten. Wenn die­se Stadt im Bau wächst, wer­den sich auch ihre phy­si­ka­li­schen Eigen­schaf­ten ver­än­dern. Webb gibt uns jetzt zum ers­ten Mal neue Ein­bli­cke in den Auf­bau sol­cher Strukturen“.

Webb ermög­lich­te es dem Team, das Was­ser­stoff­gas mit einem leis­tungs­star­ken dia­gnos­ti­schen Tra­cer zu unter­su­chen, der bei boden­ge­stütz­ten Beob­ach­tun­gen nicht unter­sucht wer­den kann. Dadurch konn­te das Team neue, ver­bor­ge­ne Gala­xien des Hau­fens auf­spü­ren und unter­su­chen, wie stark sie durch den kos­mi­schen Staub ver­deckt waren. Dafür wur­den nur etwa 3,5 Stun­den der Beob­ach­tungs­zeit von Webb benötigt.

„Wie erwar­tet haben wir neue Mit­glie­der des Gala­xien­hau­fens gefun­den, aber wir waren über­rascht, dass es mehr waren als erwar­tet“, erklärt Rhythm Shi­ma­ka­wa von der Wase­da Uni­ver­si­tät in Japan. „Wir stell­ten fest, dass bereits bekann­te Gala­xien­mit­glie­der (die den typi­schen stern­bil­den­den Gala­xien wie unse­rer Milch­stra­ße ähneln) nicht so ver­deckt oder mit Staub gefüllt sind, wie zuvor erwar­tet, was eben­falls eine Über­ra­schung war.“

„Dies lässt sich dadurch erklä­ren, dass das Wachs­tum die­ser typi­schen Gala­xien nicht pri­mär durch Gala­xien­wech­sel­wir­kun­gen oder Ver­schmel­zun­gen aus­ge­löst wird, die die Stern­ent­ste­hung anre­gen“, ergänzt Hel­mut Dan­ner­bau­er vom Insti­tu­to de Astrofí­si­ca de Cana­ri­as in Spa­ni­en. „Wir ver­mu­ten, dass die Stern­ent­ste­hung statt­des­sen durch Gas ange­heizt wird, das sich an ver­schie­de­nen Stel­len der groß­räu­mi­gen Struk­tur des Objekts ansammelt.“

Für die neu­en Ergeb­nis­se wur­den die NIR­Cam-Beob­ach­tun­gen von Webb ver­wen­det (Cycle 1 Pro­gramm #1572, PIs: H. Dan­ner­bau­er and Y. Koya­ma). Sie wer­den in zwei Arti­keln vor­ge­stellt, die ges­tern im Astro­phy­si­cal Jour­nal ver­öf­fent­licht wur­den. Das Team plant, die (neu­en) Gala­xien­hau­fen­mit­glie­der genau­er zu unter­su­chen und ihre Exis­tenz mit spek­tro­sko­pi­schen Beob­ach­tun­gen mit Webb zu bestätigen.

Hintergrundinformationen

Webb ist das größ­te und leis­tungs­stärks­te Tele­skop, das jemals ins All geschos­sen wur­de. Im Rah­men eines inter­na­tio­na­len Koope­ra­ti­ons­ab­kom­mens hat die ESA den Start des Tele­skops mit der Trä­ger­ra­ke­te Aria­ne 5 durch­ge­führt. In Zusam­men­ar­beit mit ihren Part­nern war die ESA für die Ent­wick­lung und Qua­li­fi­zie­rung der Aria­ne-5-Anpas­sun­gen für die Webb-Mis­si­on sowie für die Beschaf­fung des Start­ser­vices durch Aria­nespace ver­ant­wort­lich. Die ESA stell­te auch den leis­tungs­star­ken Spek­tro­gra­phen NIR­Spec und 50 % des Instru­ments für das mitt­le­re Infra­rot (MIRI) zur Ver­fü­gung, das von einem Kon­sor­ti­um aus natio­nal finan­zier­ten euro­päi­schen Insti­tu­ten (dem MIRI Euro­pean Con­sor­ti­um) in Zusam­men­ar­beit mit dem JPL und der Uni­ver­si­tät von Ari­zo­na ent­wi­ckelt und gebaut wurde.

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

Bild­quel­le: ESA/Webb, NASA & CSA, H. Dannerbauer

Links

• Wis­sen­schaft­li­che Arti­kel (R. Shi­ma­ka­wa et. al)
• Wis­sen­schaft­li­cher Arti­kel (JM Pérez-Mar­tí­nez et. al)
• Ver­öf­fent­li­chung auf der ESA-Website

Link zur ESA-Pres­se­mit­tei­lung weic2428