Mit seinem Infrarot-Instrument hat das Teleskop zwei Galaxien beobachtet, die sehr früh nach dem Urknall entstanden sein müssen. Bildrechte: ASA, ESA, CSA, T. Treu (UCLA)

Astronomie "Erstaunlich hell": James Webb Weltraumteleskop beobachtet extrem frühe Galaxien

11. April 2024, 15:58 Uhr

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat erstmals Galaxien zu einem Zeitpunkt rund 300 Millionen Jahre nach dem Urknall beobachtet. Astronomen sind überrascht: Die frühen Stern-Ansammlungen sind erstaunlich hell.

Das James-Webb-Weltraumteleskop erlaubt erstmals einen Blick auf zwei Galaxien so tief zurück in der Vergangenheit, wie es bisher kein anderes Teleskop je vermocht hat. Im Journal Astrophysical Journal Letters berichten zwei Teams von Astronomen von den beiden hellen Sternenscheiben, die bereits etwa 300 oder 400 Millionen Jahre nach dem Urknall existiert haben müssen.

Frühe Galaxien: Extrem helle, aber ruhig geordnete Scheiben

Die jetzigen Beobachtungen sind Teil des GLASS-JWST Early Release Science Programm (Grism Lens-Amplified Survey from Space). Die ältere der beiden Galaxien bekam daher die Bezeichnung GLASS-z12. Sie ist schätzungsweise 350 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden. Das exakte Alter müssen die Forscher zwar noch mit spektroskopischen Analysen bestätigen. Doch schon jetzt sind die Wissenschaftler sehr erstaunt: Die Galaxien senden erheblich mehr Licht aus, als die Forscher zuvor erwartet hatten.

"Unser Team war beeindruckt von der Möglichkeit, die Form dieser ersten Galaxien zu messen. Ihre ruhigen, geordneten Scheiben stellen unser Verständnis davon in Frage, wie sich die ersten Galaxien im überfüllten, chaotischen frühen Universum gebildet haben", sagt Erica Nelson, die an einer der beiden Studien beteiligt war. Diese Galaxien seien sehr anders als die Milchstraße oder andere große Galaxien in unserer kosmischen Nähe.

Erste Sterne des Universums: Formierten Population-3-Sterne diese Galaxien?

Die Astronomen haben auch bereits erste Theorien entwickelt, warum die Galaxien so hell sein könnten. Die erste Möglichkeit wäre, dass sie sehr groß sind und aus zahlreichen Sternen mit einer kleinen Masse bestehen. Alternativ könnten sie aber auch sehr klein sein und aus sogenannten Population-3-Sternen bestehen, also aus wenigen, aber extrem hellen Sternen.

Diese Population-3-Sterne waren bislang nur eine theoretisches Konzept. Sie könnten die ersten Sterne sein, die nach dem Urknall entstanden sind. Sie wären extrem heiß und würden nur aus Wasserstoff und Helium entstehen, den ersten Elementen des jungen Universums. Schwerere Elemente wie Sauerstoff, Kohlenstoff oder Eisen sind dann erst durch die Kernfusion in diesen Sternen entstanden.

Spektroskopische Analyse: Welche Reise hat das Licht durch das Universum zurückgelegt?

Bis jetzt basieren die Daten nur auf Messungen der infraroten Farben der Galaxien. Die noch folgenden spektroskopischen Messungen sollen dann zeigen, inwiefern das Licht dieser Galaxien auf seinem Weg durch das Universum beispielsweise durch extrem massereiche Körper wie andere Galaxiencluster gestreckt wurde. Das dürfte genauere Informationen zum Alter der Sternscheiben liefern.

Links/Studien

• Naidu et.al.: Two Remarkably Luminous Galaxy Candidates at z ≈ 10–12 Revealed by JWST, Astrophysical Journal Letters
• Castellano et.al.: Early Results from GLASS-JWST. III. Galaxy Candidates at z ∼9–15*, Astrophysical Journal Letters

(ens)