Astrophysiker des Goddard Space Flight Center der NASA präsentieren die ersten Ergebnisse ihrer wissenschaftlichen Analyse
Die Ergebnisse der Studie, die warendie auf der Jahrestagung der American Astronomical Society in Seattle demonstriert wurden, zeigten, dass die fernen jungen Galaxien des frühen Universums in ihren Eigenschaften den seltenen, aber besser bekannten grünen Erbsengalaxien ähneln, die sich im untersuchten Teil des Universums befinden.
Galaxien des frühen Universums im Webb-Bild. Bild: NASA, ESA, CSA und STScI
Was sind grüne Erbsengalaxien?
Erbsengalaxien oder grüne Erbsengalaxien -Dies ist einer der Typen von kompakten Galaxien mit sehr aktiver Sternentstehung. Sie wurden erstmals 2009 von freiwilligen Astronomen entdeckt, als sie die Ergebnisse der Sloan Digital Sky Survey untersuchten. Dies ist eine groß angelegte astronomische Studie der Rotverschiebung von Sternen und Galaxien, die mit dem 2,5-Meter-Weitwinkelteleskop des Apache Point Observatory durchgeführt wurde.
Die Ergebnisse der Beobachtungen wurden analysiert undklassifiziert von freiwilligen Astronomen, die am Galaxy Zoo-Projekt teilgenommen haben. Die Forscher fanden auf den Bildern viele kleine Galaxien, die wie leuchtend grüne Punkte aussahen, die Erbsen ähnelten. Solche Galaxien befinden sich relativ nah an der Milchstraße: in einer Entfernung von nur wenigen hundert Millionen Lichtjahren (unvergleichlich mit 12-13 Milliarden Lichtjahren für Galaxien des frühen Universums).
Galaxien der grünen Erbse. Bild: Richard Nowell, CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons
Die Farben von Erbsengalaxien sind ungewöhnlich, weilEin erheblicher Teil der Strahlung in ihnen stammt von leuchtenden Gaswolken. Gaswolken erzeugen Licht mit einer bestimmten Wellenlänge, im Gegensatz zu Sternen, die in verschiedenen Teilen des Spektrums emittieren. Darüber hinaus sind Erbsengalaxien sehr kompakt, ihre Größe beträgt im Durchschnitt etwa 5.000 Lichtjahre oder 5% der Größe der Milchstraße.
Was hat "James Webb" untersucht?
Drei Galaxien des frühen Universums in einer Deep-Sky-Aufnahme um den massereichen Galaxienhaufen SMACS 0723. Bild: NASA, ESA, CSA und STScI
In ihrer Arbeit analysierten die Forscher die Datenbei der Erkundung der Deep-Sky-Region um den massereichen Galaxienhaufen SMACS 0723 gesammelt. Frühe Ergebnisse dieser Studie lieferten das berühmteste und erste Bild, das im Sommer 2022 offiziell vom James-Webb-Weltraumteleskop-Team veröffentlicht wurde.
Die Masse des Haufens macht ihn zu einer Gravitationslinse,wodurch das Erscheinungsbild von Hintergrundgalaxien sowohl vergrößert als auch verzerrt wird. Neben der Erstellung farbenfroher Bilder verwendete James Webb den Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec), um die Spektren ausgewählter Galaxien im Untersuchungsgebiet zu analysieren.
Was haben die Astrophysiker gesehen?
Zu den dunkelsten Galaxien jenseits des Haufens gehörtenEs wurden drei kompakte Infrarotobjekte gefunden, die wie grüne Erbsen aussehen. Gleichzeitig wurde der am weitesten entfernte von ihnen durch die Gravitationslinse SMACS 0723 etwa 10-fach vergrößert, was es ermöglichte, seine Eigenschaften im Detail zu untersuchen. Gleichzeitig reiste das Licht davon mehr als 13 Milliarden Lichtjahre zur Erde, und die Galaxie existierte, als das Universum etwa 5 % seines heutigen Alters hatte.
Analyse der Emissionsspektren dieser Galaxien,rotverschiebungskorrigiert, zeigten, dass die Emissionspeaks bei verschiedenen Wellenlängen dieser kompakten Galaxien des frühen Universums und der Galaxien der grünen Erbse zusammenfallen. Die Emissionslinien zeigen die für Wasserstoff, Sauerstoff und Neon charakteristische Strahlung.
Spektrallinien von zwei Erbsengalaxien (oben) und drei neuen Galaxien des frühen Universums (unten). Bild: Goddard Space Flight Center der NASA/Rhoads et al. 2023
Warum ist das wichtig?
Die beiden von Webb erforschten Galaxien enthaltenSauerstoff bei etwa 20 % der Milchstraße. Dies ist den bekannten Galaxien der grünen Erbse sehr nahe. Die dritte Galaxie ist sogar noch ungewöhnlicher: Sie enthält etwa 2 % Sauerstoff im Verhältnis zur Milchstraße und ist möglicherweise die chemisch primitivste bekannte Galaxie.
Wir sehen diese Objekte so, wie sie sind.existierte bis vor 13,1 Milliarden Jahren, als das Universum etwa 5 % älter war als sein heutiges Alter. Und wir sehen, dass dies in jeder Hinsicht junge Galaxien sind – voller junger Sterne und leuchtendem Gas, das wenig chemische Produkte enthält, die von früheren Sternen recycelt wurden.
Sangita Malhotra, Astrophysikerin am Goddard Space Flight Center der NASA und Co-Autorin der Studie
Links:J122051+491255 ist eine grüne Erbsengalaxie, die sich in einer Entfernung von etwa 170 Millionen Lichtjahren von der Erde befindet. Rechts: eine der neuen Galaxien 04590, deren Licht 13,1 Milliarden Lichtjahre zur Erde zurückgelegt hat. Bild: SDSS und NASA, ESA, CSA und STScI
Entdeckung von Ähnlichkeiten zwischen den ersten Galaxien undGreen-Pea-Systeme eröffnen einzigartige Möglichkeiten für ein besseres Studium der Evolution des Universums. Die Nähe dieser kompakten Galaxien zur Milchstraße ermöglicht es, mit einer breiten Palette von Instrumenten und Beobachtungen die Prozesse zu untersuchen, die zur Entstehung der gesamten Vielfalt des modernen Universums geführt zu haben scheinen.
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