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Eine Woche später finden Astronomen eine Galaxie, die noch weiter in der Zeit zurückliegt

Eine Woche später finden Astronomen eine Galaxie, die noch weiter in der Zeit zurückliegt
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Das James-Webb-Weltraumteleskop erfüllt weiterhin sein Versprechen, die ersten Galaxien zu entdecken.
Hineinzoomen / Das James-Webb-Weltraumteleskop erfüllt weiterhin sein Versprechen, die ersten Galaxien zu entdecken.

NASA

Die Daten des Webb-Weltraumteleskops waren erst in den letzten Wochen in den Händen der Astronomen, aber sie haben jahrelang darauf gewartet und anscheinend waren die Analysen fertig. Das Ergebnis war so etwas wie ein Rennen in der Zeit, als neue Entdeckungen Objekte finden, die immer näher am Urknall entstanden sind, der unser Universum hervorgebracht hat. Letzte Woche, eine dieser Untersuchungen entdeckte eine Galaxie, die weniger als 400 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte. Diese Woche identifizierte eine neue Analyse eine Galaxie, die nur 233 Millionen Jahre nach der Entstehung des Universums erschien.

Die Entdeckung ist ein glückliches Nebenprodukt der Arbeit, die darauf ausgelegt war, eine allgemeinere Frage zu beantworten: Wie viele Galaxien sollten wir zu verschiedenen Zeiten nach dem Urknall erwarten?

Kommen Sie rechtzeitig zurück

Wie letzte Woche erwähnt, war das frühe Universum für Licht bei jeder Wellenlänge undurchlässig und trug mehr Energie, als zur Ionisierung von Wasserstoff benötigt wurde. Diese Energie liegt im UV-Bereich des Spektrums, aber die 13 Milliarden Jahre dauernde Rotverschiebung eines expandierenden Universums hat diesen Grenzpunkt in den Infrarotbereich des Spektrums verschoben. Um Galaxien aus dieser Zeit zu finden, müssen wir nach Objekten suchen, die bei kürzeren Infrarotwellenlängen nicht sichtbar sind (was bedeutet, dass Licht einmal über der Wasserstoffgrenze lag), aber bei Wellenlängen mit niedrigerer Energie erscheinen.

Je tiefer die Grenze zwischen unsichtbar und sichtbar im Infraroten liegt, desto stärker ist die Rotverschiebung und desto weiter entfernt ist das Objekt. Je weiter das Objekt entfernt ist, desto näher ist es zeitlich am Urknall.

Untersuchungen dieser Galaxien können uns etwas über ihre individuellen Eigenschaften sagen. Aber die Identifizierung einer großen Ansammlung primitiver Galaxien kann uns helfen, festzustellen, wie schnell sie entstanden sind, und alle Veränderungen in der Galaxiendynamik zu identifizieren, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit des Universums aufgetreten sind. Diese zeitliche Änderung der Häufigkeit sichtbarer Objekte wird als “Helligkeitsfunktion” bezeichnet, und es wurde daran gearbeitet, die Helligkeitsfunktion früher Galaxien zu charakterisieren. Aber die infraroten Wellenlängen der frühesten Galaxien werden von der Erdatmosphäre absorbiert und müssen daher aus dem Weltraum aufgenommen werden. Und das war eines der Designziele des Webb-Teleskops.

Die neue Arbeit konzentrierte sich auf die Untersuchung der Leuchtkraftfunktion von Galaxien, die kurz (astronomisch gesehen) nach dem Urknall entstanden sind. Aber bei der Erstellung eines Katalogs der frühesten Galaxien lokalisieren die Forscher die scheinbar älteste jemals gesehene Galaxie.

Funktionsdefinition

Die Forscher nutzten zwei Datenquellen, um das Erscheinen von Galaxien zu unterschiedlichen Zeiten zu rekonstruieren. Eines wurde durch die Analyse der mit einem bodengestützten Infrarotteleskop (ESA VISTA-Teleskop) und das Spitzer-Weltraumteleskop, die beide Galaxien abgebildet haben, die relativ älter waren, als sie das Licht produzierten, das jetzt die Erde erreicht, etwa 600 Millionen Jahre oder mehr nach dem Urknall. Die andere betraf die vom Webb generierten Daten, einschließlich der im Dokument analysierten Datensätze wir haben berichtet und ein Bereich, in dem fotografiert wurde erste öffentliche fotografische Veröffentlichung. In allen Fällen suchten die Forscher nach demselben: Objekte, die bei längeren Infrarotwellenlängen vorhanden waren, aber bei kürzeren abwesend waren.

Insgesamt identifizierte das Team 55 entfernte Galaxien, von denen 44 noch nie zuvor bemerkt worden waren. Neununddreißig davon stammen aus Webb-Daten, und diese Zahl umfasst die beiden alten Galaxien, die letzte Woche identifiziert wurden. Die Zahlen sind bei höheren Rotverschiebungen nicht besonders genau, da sie nur auf einer oder zwei Galaxien basieren. Insgesamt deutet der Trend jedoch auf einen allmählichen Rückgang der sichtbaren Objekte innerhalb weniger hundert Millionen Jahre nach dem Urknall hin, ohne abrupte Änderungen oder Schnitte.

Aber das Überraschende ist, dass es Daten für eine Galaxie mit einer extrem großen Rotverschiebung gibt (z = 16,7, für diejenigen, die diese Dinge verstehen). Damit liegt es weniger als 250 Millionen Jahre nach dem Urknall. Dieser Abstand basiert zum Teil auf der Tatsache, dass der erste Wellenlängenfilter, in dem das Objekt erscheint, zeigt, dass es dort sehr schwach ist, was darauf hindeutet, dass es bei den Wellenlängen schwach ist, die das Filter durchlässt. Dies deutet darauf hin, dass der durch Wasserstoff erzeugte Lichtschnitt nahe der Grenze des Filterbereichs liegt.

Wie die letzte Woche beschriebenen fernen Galaxien scheint auch sie das Äquivalent von einer Milliarde Sonnen an Materie in Form von Sternen zu haben. Forscher schätzen, dass es möglicherweise bereits 120 Millionen Jahre nach dem Urknall mit der Sternentstehung begonnen hat, und dies geschah sicherlich innerhalb von 220 Millionen Jahren.

Die Forscher sind sich sicher, dass es sich bei dieser neuen Galaxie um eine echte Entdeckung handelt: „Nach umfangreichen Recherchen können wir derzeit keine plausible Erklärung für dieses Objekt finden, außer einer Galaxie mit einem neuen Rotverschiebungsrekord.“ . Und indem es eine zweite unabhängige Bestätigung der früheren Entdeckungen der Galaxie hinzufügt, erhöht es das Vertrauen, das wir in diese Entdeckungen haben, erheblich. All dies deutet darauf hin, dass das neue Teleskop zumindest in Bezug auf die ersten Galaxien hält, was es verspricht.

Die große Frage ist nun, was sich ergeben wird, wenn es auf Bereiche mit hohen Linsen gerichtet ist, die Objekte möglicherweise so weit vergrößern können, dass wir uns die Strukturen innerhalb dieser frühen Galaxien vorstellen können. Es ist möglich, dass wir dies bereits getan haben, aber wir müssen warten, bis die Beschreibungen auf arXiv erscheinen.

Das arXiv. Abstractnummer: 2207.12356 (Über das arXiv).

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