Jeder Riese war einmal ein Baby, obwohl Sie ihn in diesem Stadium seiner Entwicklung vielleicht noch nie gesehen haben. Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat damit begonnen, Licht auf prägende Jahre in der Geschichte des Universums zu werfen, die bisher unerreichbar waren: die Entstehung und Zusammenfügung von Galaxien.
Zum ersten Mal wurde ein Protocluster aus sieben Galaxien in einer Entfernung bestätigt, die Astronomen als Rotverschiebung 7,9 bezeichnen, oder nur 650 Millionen Jahre nach dem Urknall. Basierend auf den gesammelten Daten berechneten Astronomen die zukünftige Entwicklung des entstehenden Haufens und stellten fest, dass er wahrscheinlich an Größe und Masse zunehmen wird, um dem Coma-Haufen zu ähneln, einem Monster des modernen Universums.
„Dies ist ein ganz besonderer, einzigartiger Ort beschleunigter Galaxienentwicklung, und Webb gab uns die beispiellose Möglichkeit, die Geschwindigkeiten dieser sieben Galaxien zu messen und sicher zu bestätigen, dass sie in einem Protocluster zusammengebunden sind“, sagte Takahiro Morishita vom IPAC-California Institute of Technology, der Hauptautor der im veröffentlichten Studie Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.
Die präzisen Messungen, die von Webbs Nahinfrarot-Spektrograph (NIRSpec) erfasst wurden, waren der Schlüssel zur Bestätigung der kollektiven Entfernung der Galaxien und der hohen Geschwindigkeiten, mit denen sie sich in einem Halo aus dunkler Materie bewegen – mehr als zwei Millionen Meilen pro Stunde (etwa tausend Kilometer). pro Sekunde).
Die Spektraldaten ermöglichten es den Astronomen, die zukünftige Entwicklung der Versammlungsgruppe bis zu unserer Zeit im modernen Universum zu modellieren und zu kartieren. Die Vorhersage, dass der Protocluster schließlich dem Coma Cluster ähneln wird, bedeutet, dass er mit Tausenden von Mitgliedern schließlich zu den dichtesten bekannten Galaxienansammlungen gehören könnte.
„Wir können diese fernen Galaxien wie kleine Wassertropfen in verschiedenen Flüssen sehen, und wir können sehen, dass sie schließlich alle Teil eines großen, mächtigen Flusses werden“, sagte Benedetta Vulcani vom Nationalen Institut für Astrophysik in Italien, ein weiteres Mitglied von das Forschungsteam.
Galaxienhaufen sind die größten Massenkonzentrationen im bekannten Universum, die das Gewebe der Raumzeit selbst dramatisch verzerren können. Diese als Gravitationslinsen bezeichnete Verzerrung kann einen Vergrößerungseffekt für Objekte außerhalb des Haufens haben, sodass Astronomen wie ein riesiges Vergrößerungsglas durch den Haufen blicken können. Das Forschungsteam konnte diesen Effekt nutzen, indem es durch den Pandora-Cluster schaute, um den Protocluster zu sehen; Selbst Webbs leistungsstarke Instrumente brauchen eine Unterstützung der Natur, um so weit zu sehen.
Die Erforschung, wie große Sternhaufen wie Pandora und Coma zum ersten Mal zusammenkamen, war schwierig, da die Ausdehnung des Universums Licht über sichtbare Wellenlängen hinaus in den Infrarotbereich streckte, wo den Astronomen vor Webb hochauflösende Daten fehlten. Die Infrarotinstrumente von Webb wurden speziell entwickelt, um diese Lücken am Anfang der Geschichte des Universums zu schließen.
Die sieben von Webb bestätigten Galaxien wurden zunächst anhand von Daten aus dem Frontier Fields-Programm des Hubble-Weltraumteleskops als Beobachtungskandidaten ermittelt. Das Programm widmete Hubble-Zeit Beobachtungen mit Gravitationslinsen, um sehr entfernte Galaxien im Detail zu beobachten. Da Hubble jedoch kein Licht jenseits des nahen Infrarot erkennen kann, gibt es nur so viele Details, die es sehen kann. Webb nahm die Untersuchung auf, konzentrierte sich auf die von Hubble erkundeten Galaxien und sammelte zusätzlich zu den Bildern detaillierte spektroskopische Daten.
Das Forschungsteam geht davon aus, dass die zukünftige Zusammenarbeit zwischen Webb und dem römischen Weltraumteleskop Nancy Grace der NASA, einer hochauflösenden Weitfeld-Vermessungsmission, noch mehr Ergebnisse zu frühen Galaxienhaufen liefern wird. Mit dem 200-fachen des Infrarot-Sichtfelds von Hubble in einer einzigen Aufnahme wird Roman in der Lage sein, mehr Kandidaten für Protocluster-Galaxien zu identifizieren, die Webb mit seinen spektroskopischen Instrumenten bestätigen kann. Die römische Mission soll derzeit bis Mai 2027 gestartet werden.
„Es ist erstaunlich, von welcher Wissenschaft wir jetzt träumen können, jetzt wo wir Webb haben“, sagte Tommaso Treu von der University of California, Los Angeles, ein Mitglied des Protocluster-Forschungsteams. „Mit diesem kleinen Protocluster aus sieben Galaxien hatten wir in dieser großen Entfernung eine hundertprozentige spektroskopische Bestätigungsrate, was das zukünftige Potenzial für die Kartierung dunkler Materie demonstriert und die Zeitleiste der frühen Entwicklung des Universums ausfüllt.“
Mehr Informationen:
Takahiro Morishita et al., Frühe Ergebnisse von GLASS-JWST. XIV. Ein spektroskopisch bestätigter Protocluster 650 Millionen Jahre nach dem Urknall, Die Briefe des astrophysikalischen Journals (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acb99e
Bereitgestellt vom Webb-Weltraumteleskop