Mit dem James Webb Space Telescope (JWST) hat ein internationales Astronomenteam im Rahmen der PANORAMIC-Durchmusterung eine neue Spiralgalaxie großen Stils entdeckt. Die neu entdeckte Galaxie mit dem Namen Zhúlóng ist extrem massereich und scheint die am weitesten entfernte bisher identifizierte Spiralgalaxie zu sein. Der Befund wurde in einem Papier detailliert beschrieben veröffentlicht 17. Dezember auf dem Preprint-Server arXiv.
Große Spiralgalaxien zeichnen sich durch ihre markanten, klar definierten Arme aus, die von einem klaren Kern nach außen kreisen. Es wird angenommen, dass es sich bei den Armen solcher Galaxien tatsächlich um überdichte Regionen der Scheibe handelt, die die Sternentstehung auslösen, da einströmendes Material in dieser Region komprimiert wird.
Es ist immer noch nicht genau geklärt, wann und wie Spiralgalaxien erstmals im frühen Universum entstanden sind, und solche Galaxien sind bei hohen Rotverschiebungen im Allgemeinen selten. Bisher wurden nur wenige einzelne Spiralen mit einer Rotverschiebung größer als 3,0 gefunden.
Jetzt berichtet eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Mengyuan Xiao von der Universität Genf in der Schweiz über die zufällige Entdeckung einer neuen Spiralgalaxie mit hoher Rotverschiebung und großem Design mithilfe von JWST. Die Galaxie wurde Zhúlóng genannt, nach einem riesigen roten Sonnendrachen und Gott in der chinesischen Mythologie.
„Zhúlóng (α, δ [J2000] = 150,124874, 2,092919) wurde zufällig in dem Feld (Assoziation) namens j100024p0208 in der jüngsten Datenveröffentlichung der JWST PANORAMIC-Durchmusterung entdeckt, einem rein parallelen extragalaktischen NIRCam-Bildgebungsprogramm“, schreiben die Forscher.
Der Studie zufolge wurde Zhúlóng bei einer photometrischen Rotverschiebung von etwa 5,2 identifiziert. Es wurde festgestellt, dass ihre Masse mit der der Milchstraße vergleichbar ist, was für eine Galaxie, die innerhalb einer Milliarde Jahre nach dem Urknall entstand, relativ hoch ist, wie die Rotverschiebung zeigt.
Die Studie ergab, dass Zhúlóng eine klassische Ausbuchtung und eine große frontale Sternscheibe mit Spiralarmen aufweist, die sich über 62.000 Lichtjahre erstrecken. Die Analyse der spektralen Energieverteilung (SED) deutet auf einen ruhenden Kern und eine sternbildende Sternscheibe hin.
Darüber hinaus stellte sich heraus, dass der zentrale Kern von Zhúlóng im Vergleich zur Sternscheibe rot ist und die höchsten Sternmassen-Oberflächendichten aufweist, die unter ruhenden Galaxien gemessen wurden. Der Kern ruht, was mit den Erwartungen eines von innen nach außen gerichteten Galaxienwachstums und -löschens übereinstimmt.
Die Studie ergab außerdem, dass in der Scheibe zwar immer noch Sterne entstehen, Zhúlóng jedoch insgesamt eine relativ niedrige Sternentstehungsrate aufweist – bei einem Niveau von 66 Sonnenmassen pro Jahr.
Die Umwandlungseffizienz von Baryonen in Sterne wurde mit etwa 0,3 berechnet, was etwa 1,5-mal höher ist als selbst bei den effizientesten Galaxien in späteren Epochen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Zhúlóng sehr effizient Sterne gebildet haben muss und sich in der Übergangsphase von der Sternentstehung zur Ruhephase befindet.
Abschließend stellen die Autoren des Papiers fest, dass Zhúlóng offenbar die am weitesten entfernte bisher entdeckte Spiralgalaxie ist. Die Eigenschaften dieser Galaxie scheinen darauf hinzudeuten, dass reife Galaxien in den ersten Milliarden Jahren nach dem Urknall viel früher als erwartet entstanden sind.
Weitere Informationen:
Mengyuan Xiao et al, PANORAMIC: Discovery of an Ultra-Massive Grand-Design Spiral Galaxy at $z\sim5.2$, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2412.13264
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