Astronomen der Universität von Arizona haben mehr über eine überraschend reife Galaxie erfahren, die existierte, als das Universum nur weniger als 300 Millionen Jahre alt war – nur 2% seines aktuellen Alters.
Die Galaxie, die von James Webb Space Telescope von NASA, der von Jades-GS-Z14-0 geprägt wurde, beobachtet wurde, ist für ein Objekt aus dieser ursprünglichen Ära unerwartet hell und chemisch komplex, so die Forscher. Dies bietet einen seltenen Einblick in das früheste Kapitel des Universums.
Die Ergebnisseveröffentlicht in der Zeitschrift Naturastronomieauf der früheren Entdeckung der Forscher, die im Jahr 2024 von Jades-GS-Z14-0 als die am weitesten beobachtete Galaxie gemeldet wurde. Während die erste Entdeckung die Rekorddistanz und die unerwartete Helligkeit der Galaxie feststellte, befasst sich diese neue Forschung tiefer in ihre chemische Zusammensetzung und ihren evolutionären Zustand.
Die Arbeiten wurden im Rahmen der JWST Advanced Deep Extragalactic Survey oder Jades, einem wichtigen Programm für das James Webb -Weltraumteleskope, mit dem entfernte Galaxien untersucht werden sollen, erledigt.
Dies stolperte nicht nur auf etwas Unerwartetes, sagte Kevin Hainline, Mitautor der neuen Studie und Associate Research Professor an der U eines Steward Observatory. Die Umfrage wurde absichtlich für entfernte Galaxien entwickelt, aber diese brach die Rekorde des Teams auf eine Weise, die sie nicht erwarteten – es war an sich anwesend und hatte eine komplexe chemische Zusammensetzung, die so früh in der Geschichte des Universums völlig unerwartet war.
„Es ist nicht nur ein kleines kleines Nugget. Es ist hell und ziemlich verlängert für das Alter des Universums, als wir es beobachteten“, sagte Hainline.
„Die Tatsache, dass wir diese Galaxie in einer winzigen Region des Himmels festgestellt haben, bedeutet, dass es dort draußen mehr geben sollte“, sagte Jakob Helton, Absolventin des Lead -Studienautors, ein Doktorand bei Steward Observatory. „Wenn wir uns den ganzen Himmel ansehen, was wir mit JWST nicht durchführen können, würden wir irgendwann mehr dieser extremen Objekte finden.“
Das Forschungsteam verwendete mehrere Instrumente an Bord der JWST, darunter die nahezu Infrarotkamera oder Nircam, deren Bau von U einer Regentenprofessorin für Astronomie Marcia Rieke geleitet wurde. Ein weiteres Instrument zum Teleskop-das Mid-Infrared Instrument (MIRI), enthüllte etwas Außergewöhnliches: erhebliche Mengen an Sauerstoff.
In der Astronomie wird alles schwerer als Helium als „Metall“ angesehen, sagte Helton. Solche Metalle erfordern Generationen von Sternen, um zu produzieren. Das frühe Universum enthielt nur Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium. Die Entdeckung eines erheblichen Sauerstoffs in der Jades-GS-Z14-0-Galaxie deutet jedoch darauf hin, dass die Galaxie möglicherweise 100 Millionen Jahre Sterne gebildet hat, bevor sie beobachtet wurde.
Um Sauerstoff zu machen, muss die Galaxie sehr früh angefangen haben, weil sie eine Generation von Stars bilden müsste, sagte George Rieke, Professor für Astronomie und hochrangiger Autor der Studie. Diese Sterne müssen sich als Supernovae entwickelt und explodiert haben, um Sauerstoff in interstellare Raum zu füllen, aus dem sich neue Sterne bilden und sich entwickeln würden.
„Es ist ein sehr komplizierter Zyklus, so viel Sauerstoff wie diese Galaxie zu bekommen. Es ist also wirklich umwerfend“, sagte Rieke.
Der Befund legt nahe, dass die Sternentstehung noch früher begann als bisherige Wissenschaftler, die die Zeitleiste für den Zeitpunkt der ersten Galaxien nach dem Urknall zurückschieben können.
Die Beobachtung erforderte ungefähr neun Tage Teleskopzeit, einschließlich 167 Stunden Niscam -Bildgebung und 43 Stunden Miri -Bildgebung, die sich auf einen unglaublich kleinen Teil des Himmels konzentrierten.
Die U eines Astronomen hatten das Glück, dass diese Galaxie zufällig an der perfekten Stelle saß, die sie mit Miri beobachten konnten. Wenn sie das Teleskop nur einen Bruchteil eines Abschlusses in jede Richtung gezeigt hätten, hätten sie es verpasst, diese entscheidenden Daten mit mittlerem Infrarot zu bekommen, sagte Helton.
„Stellen Sie sich ein Sandkorn am Ende Ihres Arms vor.
Die Existenz einer solch entwickelten Galaxie in der kosmischen Geschichte dient als leistungsstarker Testfall für theoretische Modelle der Galaxienbildung.
„Unser Engagement hier ist ein Produkt des U einer führenden Infrarot-Astronomie seit Mitte der 60er Jahre, als sie zum ersten Mal begann. Wir hatten die erste große Infrarot-Astronomie-Gruppe im Labor für Mond- und Planeten, mit Gerard Kuiper, Frank Low und Harold Johnson“, sagte Rieke.
Da der Mensch die Fähigkeit erlangt, Galaxien, die während der Kindheit des Universums existierten, direkt zu beobachten und zu verstehen, kann es entscheidende Einblicke in die Entwicklung des Universums von einfachen Elementen zu der komplexen Chemie liefern, die für das Leben erforderlich ist, wie wir es kennen.
„Wir sind in einer unglaublichen Zeit in der Astronomiegeschichte“, sagte Hainline. „Wir können Galaxien verstehen, die weit über alles hinausgehen, was Menschen jemals gefunden haben, und sie auf viele verschiedene Arten zu sehen und sie wirklich zu verstehen. Das ist wirklich Magie.“
Weitere Informationen:
Jakob M. Helton et al., Photometrischer Nachweis bei 7,7 μm einer Galaxie jenseits der Rotverschiebung 14 mit JWST/Miri, Naturastronomie (2025). Doi: 10.1038/s41550-025-02503-z