„Jenseits des Möglichen“ – Das Webb-Weltraumteleskop entdeckt mysteriöse antike Galaxien

Unser Verständnis über die Entstehung von Galaxien und die Natur der Dunklen Materie könnte durch neue Beobachtungen noch größerer Sternhaufen von Galaxien völlig auf den Kopf gestellt werden. Milchstraße Von vor mehr als 11 Milliarden Jahren, was nicht hätte existieren dürfen.

Artikel veröffentlicht in Natur Detaillierte Ergebnisse anhand neuer Daten des James Webb Space Telescope (JWST). Die Ergebnisse zeigen, dass eine massereiche Galaxie im frühen Universum – beobachtet vor 11,5 Milliarden Jahren (kosmologische Rotverschiebung von 3,2) – eine sehr alte Population von Sternen aufweist, die viel früher entstanden sind – vor 1,5 Milliarden Jahren (Rotverschiebung von etwa 11). Diese Beobachtung stellt die aktuelle Modellierung auf den Kopf, da sich nicht genügend dunkle Materie in ausreichender Konzentration ansammelt, um sich zu bilden.

Karl Glazebrook, Professor an der Swinburne University of Technology, leitete die Studie und das internationale Team, das das James Webb-Weltraumteleskop nutzte, um spektroskopische Beobachtungen dieser massiven, ruhigen Galaxie durchzuführen.

„Wir waren sieben Jahre lang dieser besonderen Galaxie nachgejagt und haben Stunden damit verbracht, sie mit den beiden größten Teleskopen der Erde zu beobachten, um ihr Alter herauszufinden. Aber sie war so rot und so schwach, dass wir sie nicht messen konnten. Irgendwann mussten wir es tun.“ Verlassen Sie die Erde und nutzen Sie das James-Webb-Weltraumteleskop, um seine Natur zu bestätigen.“

Das James Webb-Weltraumteleskop der NASA ist der Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops, dem leistungsstärksten wissenschaftlichen Infrarot-Observatorium, das jemals ins All geschickt wurde. Von einer Umlaufbahn aus, die etwa eine Million Meilen von der Erde entfernt ist, untersucht Webb einige der am weitesten entfernten Objekte im Universum. Bildnachweis: NASA

Die Galaxienentstehung ist ein grundlegendes Modell der modernen Astrophysik, das einen starken Rückgang der Zahl massereicher Galaxien in frühen kosmischen Epochen vorhersagt. Extrem massereiche ruhende Galaxien wurden inzwischen zwischen einer und zwei Milliarden Jahren nach der Entstehung des Universums beobachtet die große Explosion Was frühere theoretische Modelle in Frage stellt.

Der angesehene Professor Glazebrook hat mit führenden Forschern auf der ganzen Welt zusammengearbeitet, darunter Dr. .

„Dies war im Wesentlichen eine Teamleistung, angefangen bei den Infrarot-Himmelsdurchmusterungen, die wir 2010 begonnen haben und die zur Identifizierung dieser Galaxie als ungewöhnlich führten, bis hin zu unseren langen Stunden bei Keck und Sehr großes Teleskop Wir haben versucht, dies zu bestätigen, scheiterten jedoch daran, bis wir letztes Jahr große Anstrengungen unternommen haben, um herauszufinden, wie wir die Daten des James Webb-Weltraumteleskops verarbeiten und dieses Spektrum analysieren können.

„Wir gehen jetzt über das bisher Mögliche hinaus, um die ältesten friedlichen Megamonster tief im Universum zu bestätigen“, sagt Dr. Themiya Nanayakkara, der die spektroskopische Analyse der Daten des James Webb-Weltraumteleskops leitete.

„Dies verschiebt die Grenzen unseres aktuellen Verständnisses darüber, wie Galaxien entstehen und sich entwickeln. Die entscheidende Frage ist nun, wie sie sich so schnell so früh im Universum gebildet haben und welche mysteriösen Mechanismen dazu führen, dass sie verhindern, dass sie plötzlich Sterne bilden, wenn der Rest des Universums.“ Das Universum tut es.“

Außerordentliche Professorin Claudia Lagos vom International Centre for Radio Astronomy Research Node der University of Western Australia (Wiederholen) war entscheidend für die Entwicklung einer theoretischen Modellierung der Entwicklung der Konzentrationen dunkler Materie für die Studie.

„Die Entstehung von Galaxien wird maßgeblich davon bestimmt, wie die Dunkle Materie konzentriert ist“, sagt sie. „Das Vorhandensein dieser extrem massereichen Galaxien so früh im Universum stellt unser Standardmodell der Kosmologie vor große Herausforderungen. Das liegt daran, dass wir nicht glauben, dass die massiven Strukturen der Dunklen Materie, die diese massereichen Galaxien beherbergen, noch keine Zeit gehabt hätten, sich zu bilden. Mehr.“ Beobachtungen sind erforderlich, um zu verstehen, wie häufig diese Galaxien vorkommen, und um zu verstehen, wie massiv diese Galaxien tatsächlich sind.

Professor Glazebrook hofft, dass dies ein neuer Durchbruch in unserem Verständnis der Physik der Dunklen Materie sein wird.

„Das James-Webb-Weltraumteleskop hat zunehmend Hinweise auf die Bildung früher massiver Galaxien gefunden. Dieses Ergebnis stellt einen neuen Rekord für dieses Phänomen auf. Obwohl es sehr auffällig ist, handelt es sich nur um ein einzelnes Objekt. Wir hoffen jedoch, noch viele weitere zu finden, und wenn wir das tun.“ „Es wird unsere Vorstellungen über die Galaxienentstehung korrumpieren.“

Referenz: „Eine massive Galaxie, die ihre Sterne bei z ~ 11 bildete“ von Karl Glazebrook, Thymia Nanayakkara, Corentin Schreiber, Claudia Lagos, Lalitwadi Kawinwanichakij, Colin Jacobs, Harry Chittenden, Gabriel Brammer, Glenn G. Kaprzak, Ivo Labpi, Danilo Marchesini , Z. Simmel-Marsan, Pascal A. Oish, Casey Papovich, Rhea-Sylvia Remus, Kim-VH. Tran, James Esdell und Angel Chandro-Gomez, 14. Februar 2024, Natur.
doi: 10.1038/s41586-024-07191-9