Mysteriöse rote Punkte im Weltraum, entdeckt vom James-Webb-Teleskop: Was ist ihre wahre Natur?
Zu den Rätseln des frühen Universums, die noch nicht gelöst sind, gehört das der "roten Punkte", die 2022 vom James-Webb-Teleskop entdeckt wurden und deren Natur noch untersucht wird.
In der Geschichte des Universums, die mit dem Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren begann, gibt es eine Zeitspanne, in der die von den Astronomen so genannten "Little Red Dots (LRD)" aufleuchteten. Man schätzt, dass diese kleinen roten Lichter etwa 600 Millionen Jahre nach dem Urknall im frühen Universum "aufleuchteten" und etwa 1 Milliarde Jahre nach dem Aufleuchten wieder erloschen. Um ehrlich zu sein, sind wir uns über die Natur dieser mysteriösen Objekte immer noch nicht sicher. Es gibt mehrere Hypothesen, aber wir haben noch einen langen Weg vor uns, bis wir sichere Antworten über ihre Natur haben.
Wie die "Little Red Dots" entdeckt wurden
Die "Little Red Dots" senden Licht aus, das aufgrund des Dopplereffekts stark ins Rote verschoben ist. Dies bedeutet nach der Theorie des Dopplereffekts, dass sie sich mit sehr hoher Geschwindigkeit von der Erde entfernen. Wir wissen, dass sich das Universum ausdehnt und dass sich die astronomischen Objekte umso schneller entfernen, je weiter sie entfernt sind. Da die "Little Red Dots" dank der Doppler-Messung der Rotverschiebung ihres Lichts eine hohe Geschwindigkeit aufweisen, war es möglich, sie räumlich und damit auch zeitlich zu positionieren und ihre Existenz nur zwischen 600 und 1500 Millionen Jahren nach dem Urknall festzustellen.
Da ihr Licht sehr rot ist, gab es bis 2022 kein Teleskop, das in der Lage war, ihre Anwesenheit zu erkennen, so dass ihre Existenz bis 2022 unbekannt war. Mit der Einführung des James-Webb-Weltraumteleskops, dessen Instrumente speziell für die Beobachtung vom nahen bis zum fernen Infrarot entwickelt wurden, begann man, die Existenz dieser Objekte zu entdecken. Dank dreier verschiedener Forschungsprojekte - dem Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), dem JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) und dem Next Generation Deep Extragalactic Exploratory Public (NGDEEP) - war es möglich, eine umfangreiche Liste dieser "Little Red Dots" zu erstellen.
Was wird von ihnen erwartet?
"Wir sind verwirrt von dieser neuen Population von Objekten, die Webb gefunden hat. Wir sehen keine analogen Objekte bei niedrigeren Rotverschiebungen, weshalb wir sie auch vor Webb nicht gesehen haben", sagte Dale Kocevski vom Colby College in Waterville, Maine, und Hauptautor der Studie. Ein Teil dieser Objekte wurde spektroskopisch untersucht. Die Spektren zeigten sehr schnelle Bewegungen innerhalb der "Little Red Dots", bis zu 1000 km/s. Solche Geschwindigkeiten sind typisch für Akkretionsscheiben um aktive Schwarze Löcher.
Hier ist also eine mögliche Hypothese über ihre Natur. Es gilt als wahrscheinlich, dass das von diesen Objekten ausgestrahlte Licht nicht stellaren Ursprungs ist (wie das Licht, mit dem Galaxien leuchten), sondern von sehr heißem Gas emittiert wird, das mit Überschallgeschwindigkeit um supermassive Schwarze Löcher in der Akkretion kreiselt.
Dies wären die Objekte, die auch als "Aktive Galaktische Kerne" bekannt sind. Diese Hypothese stößt auf mehrere Schwierigkeiten: Eine davon ist, warum diese schwarzen Löcher etwa 1 Milliarde Jahre nach ihrer Entstehung (die 600 Millionen Jahre nach dem Urknall stattfand) verschwunden sein sollen. Erinnern wir uns daran, dass es 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall keine Spur mehr von diesen Objekten gibt.
"Diese sehr roten Quellen mit hoher Rotverschiebung hören irgendwann nach dem Urknall auf zu existieren", sagt Steven Finkelstein, Mitautor der Studie an der University of Texas in Austin. Eine mögliche Erklärung ist, dass mit der Ausbreitung der Sternentstehung aus der Galaxie herausdie Menge an Staub und Gas, in die diese "Little Red Dots" eingetaucht waren, abnahm, so dass sich das ausgestrahlte Licht allmählich von Rot zu Blau verschob (da es nicht mehr durch den Staub gerötet wurde). Die "Little Red Dots" wären also nicht verschwunden, sondern hätten lediglich ihre Farbe geändert, die von James Webb nicht mehr nachgewiesen werden kann.
Die "Little Red Dots" sind immer noch ein "offener Fall". Das Team, das sie untersucht, verfolgt mehrere Ansätze, um ihre Natur zu verstehen. Es handelt sich um einen der vielen Fälle, in denen ein ständiger Austausch zwischen theoretischen Modellen und Beobachtungen unerlässlich ist, um ein Gleichgewicht zwischen beiden zu finden.
Quellenhinweis:
"The Rise of Faint, Red AGN at $z>4$: A Sample of Little Red Dots in the JWST Extragalactic Legacy Fields" by Kocevski, Dale et al. ApJ in press