Sternbalken zeigen, dass sich die frühen Galaxien des Universums viel schneller entwickelten als bisher angenommen

Die frühen Galaxien des Universums waren weniger chaotisch und entwickelten sich viel schneller als bisher angenommen, wie neue Forschungen zeigen, die mehr als zehn Milliarden Jahre zurückblicken. Ein internationales Astronomenteam unter der Leitung der Universität Durham im Vereinigten Königreich hat mit dem James Webb Space Telescope (JWST) Hinweise auf die Bildung von Balken gefunden, als das Universum nur wenige Milliarden Jahre alt war.

Diese neueste Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.

Balken sind längliche Sternenstreifen, die in Scheiben- oder Spiralgalaxien wie unserer Milchstraße vorkommen. Wenn sich Balken entwickeln, regulieren sie die Sternentstehung innerhalb einer Galaxie und drücken Gas in die Zentralregion der Galaxie. Ihre Anwesenheit verrät Wissenschaftlern, dass Galaxien in eine besiedelte, reife Phase eingetreten sind.

Frühere Studien mit dem Hubble-Weltraumteleskop konnten bereits vor acht oder neun Milliarden Jahren balkenbildende Galaxien nachweisen. Aber die erhöhte Empfindlichkeit und der erhöhte Wellenlängenbereich, den das JWST bietet, bedeuten, dass Forscher das Phänomen sogar noch weiter zurück in der Zeit beobachten konnten. Dies bedeutet, dass Wissenschaftler möglicherweise ihre Theorien über die Galaxienentwicklung in den frühen Stadien der Entstehung des Universums überdenken müssen.

Hauptautorin Zoe Le Conte, Ph.D. Forscher am Zentrum für extragalaktische Astronomie der Fakultät für Physik der Universität Durham sagten: „Galaxien im frühen Universum reifen viel schneller heran, als wir dachten. Das ist eine echte Überraschung, denn man würde erwarten, dass das Universum in diesem Stadium sehr turbulent ist.“ viele Kollisionen zwischen Galaxien und viel Gas, das sich noch nicht in Sterne verwandelt hat.

„Dank des James-Webb-Weltraumteleskops sehen wir viele dieser Balken jedoch viel früher im Leben des Universums, was bedeutet, dass sich die Galaxien in einem ruhigeren Stadium ihrer Entwicklung befanden als bisher angenommen. Das bedeutet, dass wir uns anpassen müssen.“ Unsere Ansichten zur frühen Galaxienentwicklung.

Die Forscher nutzten das JWST, um nach Balkenbildungen in Galaxien zu suchen, wie sie vor acht bis 11,5 Milliarden Jahren beobachtet worden wären. Das Universum selbst ist 13,7 Milliarden Jahre alt.

Von den 368 beobachteten Scheibengalaxien stellten die Forscher fest, dass fast 20 % Balken aufwiesen – doppelt so viele wie von Hubble beobachtet.

Co-Autor Dr. Dimitri Gadotti vom Center for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, bemerkte: „Wir stellen fest, dass im frühen Universum viel mehr Balken vorhanden waren als zuvor in Hubble-Studien gefunden, was darauf hindeutet, dass es sich um eine von Balken angetriebene Galaxie handelt.“ Die Evolution findet schon viel länger statt als bisher angenommen. Die Tatsache, dass es viel mehr Bars gibt, ist sehr aufregend.

„Die Simulationen des Universums müssen nun genau unter die Lupe genommen werden, um zu sehen, ob wir zu den gleichen Ergebnissen kommen wie die Beobachtungen, die wir mit James Webb gemacht haben. Wir müssen über das hinausdenken, was wir zu wissen glaubten.“

Je weiter die Forscher in die Vergangenheit blickten, desto weniger balkenbildende Galaxien konnten sie beobachten.

Sie sagen, dass dies daran liegen könnte, dass Galaxien in einem noch früheren Stadium des Universums möglicherweise nicht so gut ausgebildet sind. Es gibt derzeit auch keine Möglichkeit, kürzere Sternbalken zu sehen, die selbst mit der erhöhten Teleskopleistung des JWST weniger leicht zu erkennen sind.

Die Forscher sagen, sie wollen nun noch mehr Galaxien im frühen Universum untersuchen, um zu sehen, ob sie ebenfalls Balken gebildet haben. Sie hoffen, irgendwann weiter zurück in die Zeit – 12,2 Milliarden Jahre – blicken zu können, um das Balkenwachstum im Laufe der Zeit und die Mechanismen hinter diesem Wachstum zu untersuchen.

Das JWST ist der Ersatz für das Hubble-Weltraumteleskop und das größte und leistungsstärkste jemals gebaute Weltraumteleskop.

Das Zentrum für extragalaktische Astronomie der Durham University war an der wissenschaftlichen Entwicklung des Teleskops beteiligt, einschließlich des Mid-Infrared Instrument (MIRI), das zur Untersuchung von Galaxien und Schwarzen Löchern verwendet wird. Das Durham Center for Advanced Instrumentation stellte auch einige der Optiken für das Integral Field Unit-Instrument des Nahinfrarotspektrographen (NIRSpec) des JWST her.

An der neuesten Studie beteiligten sich auch Wissenschaftler des Institute for Computational Cosmology der Durham University der University of Victoria, Kanada; Jodrell Bank Centre for Astrophysics – Universität Manchester, Großbritannien; die Europäische Südsternwarte; die Abteilung für Astronomie und Atmosphärenwissenschaften, Kyungpook National University, Republik Korea; das Max-Planck-Institut für Astronomie, Deutschland; Universität Aix Marseille, Frankreich.