Galaxien im jungen Universum sehen ganz anders aus als gedacht

Die Galaxien aus der frühen Entwicklungszeit unseres Universums sehen anders aus, als bisher angenommen wurde. Diese Erkenntnis konnten Wissenschaftler jetzt aus den inzwischen vorliegenden Daten des neuen James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) ziehen.

Zeitreise ins frühe Universum

Dieses lieferte bereits zu zahlreichen Objekten im Weltraum spektakuläre Daten und Bilder. Eine der Hauptaufgaben des Systems ist es allerdings, sehr weit in unser Universum hinauszublicken - und damit letztlich sehr weit in dessen Vergangenheit. Erstmals wird es so möglich, die ersten Galaxien zu beobachten, die sich überhaupt gebildet hatten.

In einem neuen Paper, das in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, zeigt ein dänisches Forscherteam einige der allerersten, frühesten Galaxien, die mit JWST beobachtet wurden. Diese Galaxien sind so alt, dass sie sich wahrscheinlich noch in der Entstehungsphase befinden - denn nach den bisherigen Berechnungen über das Alter des Universums hätten sich viel früher noch keine solchen Sternenansammlungen bilden können.


Ein bekanntes Standardmodell der Kosmologie geht davon aus, dass das Verhältnis zwischen Galaxien und ihren schweren Elementen im lokalen Universum in den letzten 12 Milliarden Jahren weitgehend konstant geblieben ist, was etwa fünf Sechstel des Alters des Universums entspricht. Doch in den JWST-Daten sehen die Astronomen nun, dass die jüngsten Galaxien anders aussehen.

Kein Gleichgewicht

Sie weisen nicht dasselbe Verhältnis von Sternen zu schwereren Elementen auf, weil sie nicht hinreichend die Zyklen der Sternentstehung und des Sterntods durchlaufen haben. Dadurch sind die Gaswolken in den Galaxien auch nicht mit Metallen angereichert (als Metalle werden in der Astronomie alle Elemente bezeichnet, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind).

In ihrer Veröffentlichung erklären die Astronomen, dass "diese Ergebnisse darauf hindeuten, dass Galaxien zu dieser Zeit noch eng mit dem intergalaktischen Medium verbunden und einem kontinuierlichen Einfall von ursprünglichem Gas ausgesetzt sind, was die Metallkonzentration effektiv verdünnt".

"Als wir das Licht von 16 dieser ersten Galaxien analysierten, sahen wir, dass sie deutlich weniger schwere Elemente enthielten, verglichen mit dem, was man aufgrund ihrer Sternmassen und der Menge an neuen Sternen, die sie produzierten, erwarten würde", so Kasper Elm Heintz, Leiter der Studie und Assistenzprofessor am Cosmic Dawn Center des Niels Bohr Instituts in Kopenhagen. Diese Ergebnisse stehen in Widerspruch zu dem Modell, nach dem sich Galaxien während des größten Teils der Geschichte des Universums in einer Art Gleichgewicht entwickeln, in dem es eine Beziehung zwischen der Anzahl der Sterne und der Anzahl der schweren Elemente gibt.


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