Entdeckung! Sauerstoff in der am weitesten entfernten Galaxie gefunden, die je beobachtet wurde
Sauerstoffatome wurden in einer Galaxie gefunden, die aus einer Zeit stammt, als das Universum erst 300 Millionen Jahre alt war.
Um die Gegenwart zu verstehen, muss man einen Blick in die Vergangenheit werfen, und so funktioniert ein Teil der Astronomie. Um zu verstehen, wie sich Galaxien gebildet haben, wie Atome und das Universum selbst entstanden sind, ist es notwendig, alte Galaxien zu beobachten. Diese Beobachtungen geben Aufschluss darüber, wie alles, was wir kennen, entstanden ist. Dies ist in der Tat eines der Ziele der James-Webb-Weltraumteleskop-Mission.
Eine der Aufgaben dieses und anderer Teleskope besteht genau darin, das Vorhandensein von Molekülen in diesen frühen Galaxien zu untersuchen. Dies ist wichtig, um zu verstehen, wie die ersten schweren Elemente durch Kernfusion in den ersten Generationen von Sternen entstanden sind. Durch die Analyse des Vorhandenseins dieser Elemente und der ersten Moleküle ist es möglich, die chemische Entwicklung des Universums zu verfolgen.
In einer neuen Studie, die von Forschern der Universität Leiden in den Niederlanden veröffentlicht wurde, wurden mithilfe von ALMA-Daten Sauerstoffatome in der am weitesten entfernten Galaxie nachgewiesen, die jemals beobachtet wurde. Diese Entdeckung zeigt, dass frühe Generationen von Sternen das interstellare Medium bereits in der Frühzeit des Universums mit schweren Elementen anreicherten. Das Vorhandensein von Sauerstoff in dieser Galaxie ist ein Beweis dafür, dass die chemische Entwicklung des Universums schneller verläuft als bisher angenommen.
Warum ferne Galaxien beobachten?
In den letzten Jahren waren die größten Entdeckungen in der Astronomie mit der Beobachtung entfernter Galaxien verbunden. Diese Galaxien sind nur wenige Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden, als das Universum noch sehr jung war. Wenn wir diese Galaxien beobachten, blicken wir in die Vergangenheit des Universums und können die Phasen der Entstehung der frühesten Strukturen wie Sterne und Galaxien verstehen.
Das Licht, das von diesen Galaxien einige Millionen Jahre nach dem Urknall ausgestrahlt wird, braucht aufgrund der Lichtgeschwindigkeit und der Ausdehnung des Urknalls Milliarden von Jahren, um uns zu erreichen.
Darüber hinaus ermöglichen uns diese Galaxien , kosmologische Modelle zu testen und die Phasen des frühen Universums besser zu verstehen. Eine davon ist die Ära der Reionisation, eine Periode, in der die Strahlung der ersten Sterne das Gas im Universum aufheizte und ionisierte. Man nimmt an, dass sich die ersten Sterne und Galaxien während des so genannten dunklen Zeitalters gebildet haben, als es noch keine Lichtquellen gab.
James Webb Weltraumteleskop
Eine der Hauptaufgaben des James Webb Space Telescope (JWST) ist die Beobachtung der ersten Galaxien. Das JWST wurde gebaut, um das Universum im Infrarotbereich zu beobachten, also in der Wellenlänge, in der wir diese Galaxien beobachten. Es startete im Dezember 2021, und die ersten Ergebnisse wurden im Juni 2022 veröffentlicht.
Die Revolution des JWST liegt genau in seiner Struktur, mit einem 6,5-Meter-Hauptspiegel und seinen Kameras und Spektrographen, wie NIRCam und MIRI. Sie befinden sich am so genannten L2-Lagrange-Punkt, wo Hitzeschilde die Temperatur niedrig halten, so dass keine Störungen auftreten. Aufgrund ihrer Lage stellt die Erdatmosphäre kein Problem dar.
Die am weitesten entfernte Galaxie, die je beobachtet wurde
Dank JWST war es möglich, die am weitesten entfernte Galaxie zu beobachten, die jemals aufgezeichnet wurde: JADES-GS-z14-0. Sie hat eine Rotverschiebung von etwa 14, was bedeutet, dass ihr Licht etwa 13,4 Milliarden Jahre brauchte, um uns zu erreichen. Mit anderen Worten: Wir beobachten die Galaxie JADES-GS-z14-0, als das Universum weniger als 300 Millionen Jahre alt war, was etwa 2 % seines heutigen Alters entspricht.
Da es sich um eine der am weitesten entfernten Galaxien handelt, die jemals beobachtet wurden, konzentrieren sich viele Teleskope auf die Untersuchung dieser Galaxie auf der Suche nach Antworten über die Epoche der Reionisierung. Eines der Observatorien, die zu dieser Studie beigetragen haben, war ALMA, das die Entfernung bestätigte. Darüber hinaus ermöglichte ALMA die Beobachtung von Details und Eigenschaften der Galaxie, die zuvor noch nicht entdeckt worden waren, z. B. der Nachweis von Elementen und Molekülen.
Sauerstoff-Moleküle
Was in der von Forschern der Universität Leiden veröffentlichten Studie die meiste Aufmerksamkeit erregte, war der Nachweis von Sauerstoff mit Hilfe von ALMA-Daten. Da sich die Galaxie in einer der frühesten Perioden des Universums befindet, ist das Vorhandensein dieses Elements auffallend, da es zeigt, dass die Galaxie JADES-GS-z14-0 weiter entwickelt ist als für ein so junges Alter im Universum erwartet.
In der Kosmologie geht man davon aus, dass die Galaxien zu jung waren, um schwerere Elemente zu enthalten, als das Universum etwa 300 Millionen Jahre alt war, dem Alter, in dem JADES-GS-z14-0 gefunden wurde. JADES-GS-z14-0 scheint jedoch etwa zehnmal mehr schwere Elemente zu enthalten als vorhergesagt. Dies könnte Auswirkungen auf das haben, was wir über die Entstehung von Galaxien wissen und verstehen.
Quellenhinweis
- Leiden University. Leiden researchers discover oxygen in the most distant known galaxy . March 20, 2025.