Astronomie: James Webb findet ältestes Objekt im Universum
Eine der frühesten bestätigten Galaxien im Weltall(öffnet im neuen Fenster) entstand bereits 390 Millionen Jahre nach dem Urknall: Ein roter unscharfer Fleck, den das Weltraumteleskop James Webb mithilfe der spektroskopischen Analyse entdeckt hat. Zwar ging ein Forschungsteam ursprünglich davon aus, dass die Galaxie Maisie noch früher entstanden sei, dennoch ist sie nun der offizielle Rekordhalter.
Das derzeit genaueste Mittel zur Bestimmung früher Galaxien ist die Rotverschiebung. Da sich das Universum immer schneller ausdehnt, scheinen sich die meisten Objekte weit außerhalb unserer Galaxie zu entfernen. Je weiter das Licht reisen musste, um uns zu erreichen, desto schneller scheint sich entferntes Material von uns wegzubewegen. Dies führt dazu, dass das Licht gestreckt oder rotverschoben wird. Seine Wellenlängen werden länger und schwächen sich zu den rötlicheren Teilen des Spektrums hin ab.
Zunächst jünger als gedacht
Zur Beschreibung dieses Phänomens nutzt die astronomische Fachwelt den Buchstaben z, der den Zeitpunkt der Lichtemission bestimmt. Es gibt jedoch mehr als einen Weg, um z zu berechnen. Als das Forschungsteam erstmals über die Galaxie Maisie veröffentlichte, stützte es sich bei der Schätzung der Rotverschiebung auf die Photometrie - die Helligkeit des Lichts, das durch verschiedene Filter gesehen wird. Diese Arbeit ergab eine Schätzung von z~12, was bedeutet, dass die Galaxie etwa 366 Millionen Jahre nach dem Urknall beobachtet wurde - also früher als das aktuelle Ergebnis. Die Forschungsgruppe verfeinerte ihre Untersuchung mit dem spektroskopischen Instrument Nirspec des James-Webb-Weltraumteleskops. Dieses spaltet das Licht in verschiedene Wellenlängen des nahen Infrarots auf, um eine detailliertere Analyse durchzuführen. Die Nirspec-Daten ergaben eine Rotverschiebung von z=11,4, also etwa 390 Millionen Jahre nach dem Urknall.
Es gibt noch weitere frühe Galaxien
Das bedeutet, dass das Licht von Maisies Galaxie etwa 13,4 Milliarden Jahre lang unterwegs war, bevor es von James Webb aufgefangen wurde. Es ist aber nicht die einzige frühe Galaxie, die das Forschungsteam untersucht hat. Mit der CEERS-Durchmusterung (Cosmic Evolution Early Release Science; deutsch: Wissenschaftliche Frühveröffentlichung der kosmischen Evolution) hat das Team zwei weitere Galaxien aus der Frühzeit des Universums entdeckt und untersucht.
Eine der beiden Galaxien lag bei der photometrischen Schätzung bei z=11,043 und befand sich damit im Bereich von Maisies Galaxie. Die andere sollte aber bereits 250 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sein. Doch bei CEERS-93316 zeigte sich ein Messfehler. Statt eine Rotverschiebung von z≃16,4 zu haben, lag der Wert bei der spektroskopischen Nachuntersuchung bei z=4,9 - das entspricht etwa 1,2 Milliarden Jahre nach dem Urknall.
Die Fehleinschätzung kam zustande, weil die Galaxie drei sich überschneidende Eigenschaften aufwies, die den Farben einer Galaxie entsprachen, die bei der photometrischen Analyse bei z≈16 entdeckt wurde. Andere Galaxien könnten ebenfalls in diese dreifache Überschneidungszone fallen. Letztendlich ein gutes Zeichen für die Fachwelt. Denn es wäre schwierig geworden zu erklären, warum und wie das Universum so schnell eine so massive Galaxie erschaffen konnte.
Zur Studie
Die Studie wurde am 14. August 2023 im Fachmagazin Nature veröffentlicht: Confirmation and refutation of very luminous galaxies in the early universe(öffnet im neuen Fenster) (Bestätigung und Widerlegung sehr leuchtender Galaxien im frühen Universum).