Die zweit- und viertfernsten Galaxien, die jemals vom Adlerauge des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) beobachtet wurden, stützen das grundlegende Bild der Galaxienentstehung, das in der Urknalltheorie beschrieben wird.
Diese Entdeckung wurde durch die große Hilfe einer großen Gruppe ermöglicht Gravitationslinse In Form des Galaxienhaufens Abell 2744, Spitzname Pandora-SammlungDas sind etwa 3,5 Milliarden Lichtjahr Weg von uns. Das enorme Schwere Durch die Masse wird das eigentliche Gefüge des Raumes verzerrtZeit Genug, um das Licht entfernter Galaxien zu verstärken.
verwenden James Webb-Weltraumteleskop Auf der Suche nach frühen Galaxien, die durch diese kosmische Linse vergrößert wurden, entdeckte Bingjie Wang vom Penn State Eberly College of Science und Mitglied des JWST UNCOVER-Teams (Ultradeep NIRSpec and NIRCam Observations Before the Era of Reionization) zwei der Galaxien mit der höchsten Rotverschiebung, die jemals gefunden wurden.
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Kosmisch Rotverschiebung Es ist die Erweiterung der Lichtwellenlängen aufgrund der Kontinuität Expansion des Universums. Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto stärker dehnt sich das Universum aus, wenn das Licht dieser Galaxie durch das Universum wandert Raum Um uns zu erreichen, werden die Wellenlängen dieses Lichts größer. Wenn Wellenlängen auf diese Weise gedehnt werden, bewegen sie sich von schmalen Wellenlängen zu röteren Wellenlängen und fallen schließlich in den unsichtbaren Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums. Galaxien, die erst vor 300 bis 400 Millionen Jahren existierten die große Explosion Sein Licht wird auf Infrarotwellenlängen erweitert, die Menschen nicht sehen können, aber bereits von der Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Nahinfrarotspektrometer (NIRSpec) von JWST erfasst werden können.
Wang und ihr Team konnten Linsenbilder von zwei Galaxien mit hoher Rotverschiebung identifizieren. Eine davon mit dem Namen UNCOVER-z13 („z“ steht für „Rotverschiebung“) weist eine Rotverschiebung von 13,079 auf, was bestätigt, dass es sich um die zweitfernste bekannte Galaxie handelt. (Die am weitesten entfernte bestätigte Galaxie ist JADES-GS-z13-0, die ebenfalls 2022 vom James-Webb-Weltraumteleskop entdeckt wurde und eine Rotverschiebung von 13,2 aufweist.) Wir sehen UNCOVER-z13, da sie nur 330 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte .
Die andere kürzlich entdeckte Galaxie, UNCOVER-z12, weist eine Rotverschiebung von 12,393 auf und steht damit auf Platz vier der Liste der am weitesten entfernten Galaxien aller Zeiten. Wir sehen diese Welt so, wie sie nur 350 Millionen Jahre nach dem Urknall war.
Was die beiden UNCOVER-Galaxien so unterschiedlich macht, ist ihr Aussehen. Andere Galaxien, die bei ähnlich hohen Rotverschiebungen beobachtet werden, scheinen punktförmig zu sein, was darauf hindeutet, dass sie sehr klein sind – nur wenige hundert Lichtjahre im Durchmesser. UNCOVER-Galaxien hingegen haben Struktur.
„Galaxien, die zuvor in diesen Entfernungen entdeckt wurden … erscheinen in unseren Bildern als Punkt“, sagte Wang in einem Artikel. Stellungnahme. „Aber einer scheint länglich zu sein, fast wie eine Erdnuss, und der andere ist wie ein flauschiger Ball.“
Diese Galaxien sind auch größer: UNCOVER-z12 enthält eine Randscheibe mit einem Durchmesser von etwa 2.000 Lichtjahren, was sechsmal größer ist als andere in dieser Ära beobachtete Galaxien.
„Es ist nicht klar, ob der Größenunterschied darauf zurückzuführen ist, wie die Sterne entstanden sind oder was mit ihnen nach ihrer Entstehung passiert ist, aber die Vielfalt der Galaxieneigenschaften ist wirklich interessant“, sagte Wang. „Man geht davon aus, dass diese frühen Galaxien aus ähnlichen Materialien entstanden sind, aber sie zeigen bereits Anzeichen dafür, dass sie sich stark voneinander unterscheiden.“
Obwohl die Dichotomie in den Eigenschaften von Galaxien bereits in diesem frühen Stadium des Universums interessant ist, weisen beide neu entdeckten Welten allgemeine Eigenschaften auf, die das Urknallmodell stark stützen. Dieses Modell beschreibt, wie Galaxien nach der Entstehung des Universums klein begannen, bevor sie durch Verschmelzungen mit anderen Galaxien und Gaswolken schnell wuchsen. Dieses Wachstum wiederum stimulierte mehr SternentstehungDies führte letztendlich zu einer Zunahme der Häufigkeit und Vielfalt der in jungen Galaxien vorkommenden Elemente und führte dazu, dass ihnen Materialien zugeführt wurden, die schwerer als Wasserstoff und Helium waren. Die von UNCOVER entdeckten Galaxien – wenn Sie mir das Wortspiel verzeihen – sind jung, klein, weisen eine geringe Häufigkeit schwerer Elemente auf und bilden aktiv Sterne, die alle „das vollständige Modell der Urknalltheorie“ unterstützen, so Joel Leija ist Assistenzprofessor. Astronomie Und Astrophysik an der Pennsylvania State University und Co-Forscher in Wangs Team, in der Erklärung.
Interessanterweise ist das James-Webb-Weltraumteleskop in der Lage, Galaxien mit einer höheren Rotverschiebung als die UNCOVER-z13- und -z12-Galaxien zu erkennen, was bedeutet, dass sie jünger sind – es hat jedoch keine Galaxien entdeckt, die durch die Linse des Pandora-Clusters erfasst wurden. „Das könnte bedeuten, dass sich bis dahin keine Galaxien gebildet haben und dass wir weiter entfernt nichts finden würden“, sagte Lyga. „Oder es könnte bedeuten, dass wir mit unserem kleinen Fenster einfach nicht das Glück hatten.“
Astronomen werden ihre Suche mit vielen Linsenkombinationen fortsetzen, um auf der Suche nach einigen der ersten Galaxien neue Fenster in das tiefe Universum zu öffnen.
Die Entdeckung wurde am Montag (13. November) gemeldet Astrophysikalische Tagebuchbriefe.
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