Webb-Teleskop entdeckt die primitivste Galaxie, die jemals gefunden wurde

Ein internationales Astronomenteam hat das James-Webb-Weltraumteleskop genutzt, um die chemisch primitivste sternbildende Galaxie zu charakterisieren, die jemals beobachtet wurde – ein extrem lichtschwacher Lichtpunkt von vor 13 Milliarden Jahren, dessen Sauerstoffgehalt nur 1/240 desjenigen der Sonne beträgt.

Die Ergebnisse, die am 13. Mai in Nature veröffentlicht wurden, beschreiben im Detail, wie das Team eine definitive Charakterisierung der Galaxie namens LAP1-B erreichte, die sich bei einer Rotverschiebung von 6,625 befindet, was sie etwa 800 Millionen Jahre nach dem Urknall während der Epoche der Reionisierung platziert. Die Entdeckung liefert das, was Wissenschaftler als direkte stammesgeschichtliche Verbindung zu den mysteriösen "Fossil-Galaxien" beschreiben, die heute die Milchstraße umkreisen.icrr.u-tokyo+1

Eine natürliche Lupe

LAP1-B ist so lichtschwach, dass sie auf Standard-Kamerabildern, selbst auf denen des JWST, unsichtbar ist. Um sie zu untersuchen, verließ sich das Forschungsteam unter der Leitung von außerordentlichem Professor Kimihiko Nakajima von der Universität Kanazawa auf Gravitationslinseneffekte – die Krümmung des Lichts durch einen massereichen Vordergrund-Galaxienhaufen namens MACS J0416, der das Licht von LAP1-B etwa 100-fach verstärkte. Das Team richtete dann den Nahinfrarot-Spektrographen des JWST für mehr als 30 Stunden auf die Galaxie und erfasste schwache Emissionslinien von Wasserstoff- und Sauerstoffgas.kanazawa-u+1

"Ich war sofort begeistert von dem extremen Sauerstoffmangel, der in den Daten enthüllt wurde", sagte Nakajima in einer Erklärung des Instituts für kosmische Strahlenforschung der Universität Tokio. "Eine Galaxie in einem solch primitiven Zustand zu finden, ist erstaunlich. Es ist eine chemische Signatur, die eindeutig auf eine ursprüngliche Galaxie hindeutet, die in den Momenten kurz nach ihrer Entstehung eingefangen wurde."icrr.u-tokyo

Fingerabdrücke der ersten Sterne

Über ihre rekordverdächtig niedrige Sauerstoffhäufigkeit hinaus zeigte LAP1-B ein hohes Kohlenstoff-Sauerstoff-Verhältnis, das mit theoretischen Vorhersagen für Material übereinstimmt, das durch die Explosionen der Sterne der ersten Generation des Universums verteilt wurde. Die stellare Masse der Galaxie ist auf unter das 3.300-fache der Sonne begrenzt, was bedeutet, dass dunkle Materie ihre Zusammensetzung überwältigend dominiert.arxiv+2

Diese Eigenschaften machen LAP1-B zu einer nahezu perfekten Übereinstimmung für die extrem lichtschwachen Zwerggalaxien in der Nachbarschaft der Milchstraße – uralte, schwache Ansammlungen alter Sterne, die lange als "Fossilien des Universums" beschrieben wurden.icrr.u-tokyo

"Astronomen vermuteten, dass sie die Überreste der frühesten Galaxien des Universums sein könnten, weil ihnen schwere Elemente fehlen, aber Astronomen hatten nie eine direkte Verbindung – bis wir LAP1-B fanden", sagte Professor Masami Ouchi vom Nationalen Astronomischen Observatorium Japans und der Universität Tokio.icrr.u-tokyo

Ein neues Fenster zu den kosmischen Ursprüngen

Die Entdeckung eröffnet einen Weg, um abzubilden, wie die ersten Elemente geschmiedet wurden und wie die ältesten Strukturen des Universums Gestalt annahmen. Das Team plant, das JWST zu nutzen, um nach noch primitiveren Objekten zu suchen, in der Hoffnung, die allerersten Galaxien zu identifizieren, die jemals entstanden sind.kanazawa-u+1

"Wir hoffen, dass diese Entdeckung einen historischen Schritt zum Verständnis darstellt, wie die Elemente, aus denen unsere eigenen Körper bestehen, zuerst geboren wurden und sich im gesamten Universum ansammelten", sagte Nakajima.icrr.u-tokyo