Im vergangenen September wurde das James Webb Space Telescope (JWST) entdeckt JWST-ER1g, eine riesige uralte Galaxie, die entstand, als das Universum gerade einmal ein Viertel seines heutigen Alters hatte. Überraschenderweise ist mit dieser Galaxie ein Einstein-Ring verbunden. Das liegt daran, dass JWST-ER1g als Linse fungiert und Licht von einer entfernten Quelle beugt, das dann als Ring erscheint – ein Phänomen, das als starke Gravitationslinse bezeichnet wird und in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt wird.
Die im Ring eingeschlossene Gesamtmasse besteht aus zwei Komponenten: stellaren und dunklen Materiekomponenten.
„Wenn wir die Sternmasse von der Gesamtmasse abziehen, erhalten wir die Masse der Dunklen Materie innerhalb des Rings“, sagte Hai-Bo Yu, Professor für Physik und Astronomie an der University of California, Riverside, dessen Team veröffentlicht hat Neue Arbeit über JWST-ER1g im Tagebuch Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe. „Aber der Wert für die Masse der Dunklen Materie scheint höher zu sein als erwartet. Das ist rätselhaft. In unserer Arbeit bieten wir eine Erklärung.“
Ein Halo aus dunkler Materie ist der Halo aus unsichtbarer Materie, der eine Galaxie wie JWST-ER1g durchdringt und umgibt. Obwohl dunkle Materie in Laboren noch nie nachgewiesen wurde, sind Physiker zuversichtlich, dass dunkle Materie existiert, die 85 % der Materie im Universum ausmacht.
„Wenn gewöhnliche Materie – unberührtes Gas und Sterne – kollabiert und im Halo aus dunkler Materie von JWST-ER1g kondensiert, komprimiert sie möglicherweise den Halo, was zu einer hohen Dichte führt“, sagte Demao Kong, ein Doktorand im zweiten Jahr an der UCR. wer die Analyse leitete. „Unsere numerischen Studien zeigen, dass dieser Mechanismus die hohe Dichte der Dunklen Materie von JWST-ER1g erklären kann – mehr Masse der Dunklen Materie im gleichen Volumen, was zu einer höheren Dichte führt.“
Laut Daneng Yang, einem Postdoktoranden am UCR und Co-Autor der Arbeit, bietet JWST-ER1g, das 3,4 Milliarden Jahre nach dem Urknall entstand, „eine großartige Chance, etwas über Dunkle Materie zu lernen“.
„Dieses starke Linsenobjekt ist einzigartig, weil es über einen perfekten Einstein-Ring verfügt, aus dem wir wertvolle Informationen über die Gesamtmasse innerhalb des Rings erhalten können, ein entscheidender Schritt zum Testen der Eigenschaften der Dunklen Materie“, sagte er.
Das am Weihnachtstag 2021 gestartete JWST der NASA ist ein umlaufendes Infrarot-Observatorium. Es wird auch Webb genannt und soll Fragen zum Universum beantworten. Es ist das größte, komplexeste und leistungsstärkste Weltraumteleskop, das jemals gebaut wurde.
„JWST bietet uns eine beispiellose Gelegenheit, uralte Galaxien zu beobachten, die entstanden, als das Universum noch jung war“, sagte Yu. „Wir erwarten von JWST weitere Überraschungen und bald mehr Informationen über Dunkle Materie.“
Die Studie wurde von der John Templeton Foundation und dem US-Energieministerium unterstützt.
Der Titel des Open-Access-Forschungspapier ist „Kalte Dunkle Materie und selbstwechselwirkende Dunkle Materie-Interpretationen des starken Gravitationslinsenobjekts JWST-ER1.“
Mehr Informationen:
Demao Kong et al., Kalte Dunkle Materie und selbstwechselwirkende Dunkle Materie-Interpretationen des starken Gravitationslinsenobjekts JWST-ER1, Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad394b