Niemand hat mit ihnen gerechnet. Sie sollten nicht da sein. Und jetzt kann niemand erklären, wie sie entstanden sind.
Fast so massereiche Galaxien wie Galaxien Milchstraße Und voller reifer, roter Sterne scheinen in seinen Deep-Field-Bildern verstreut zu sein James-Webb-Weltraumteleskop (Webb oder JWST) Während der frühen Beobachtungskampagne bereiten sie den Astronomen Kopfzerbrechen.
diese Galaxien, beschrieben in einer neuen Studie, die auf Webbs erster Datenveröffentlichung basiert, sind so weit entfernt, dass sie für das leistungsstarke Teleskop nur als winzige rote Punkte erscheinen. Durch die Analyse des von diesen Galaxien ausgestrahlten Lichts haben Astronomen festgestellt, dass sie sie zu Beginn unseres Universums beobachteten, nur 500.000 bis 700.000 Jahre später die große Explosion.
Diese frühen Galaxien sind an sich nicht überraschend. Astronomen erwarteten, dass die ersten Sternhaufen bald danach erscheinen würden Sein verschoben von der sogenannten Finsteres Mittelalter – die ersten 400.000 Jahre seines Bestehens, als ein dichter Schleier aus Wasserstoffatomen den Weltraum durchdrang.
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Aber die Galaxien in Webbs Bildern sahen erschreckend groß aus, und Sterne Es ist sehr alt. Die neuen Erkenntnisse widersprechen aktuellen Vorstellungen darüber, wie das Universum in seinen frühen Jahren entstanden ist und sich entwickelt hat, und stimmen nicht mit früheren Beobachtungen überein, die von Webbs weniger mächtigem Vorgänger gemacht wurden. Hubble-Weltraumteleskop.
„Wir hatten spezifische Vorhersagen für die Art von Galaxien, die im frühen Universum lebten: Sie sind klein und klein“, sagte Joel Lega, Assistenzprofessor für Astronomie und Astrophysik an der Penn State und einer der Autoren der Studie, gegenüber SpaceX per E-Mail. „Frühere Studien des frühen Universums mit Hubble und anderen Instrumenten neigten dazu, kleine, blaue Galaxien in frühen Zeiten zu finden: Objekte, die sich erst kürzlich aus der kosmischen Ursuppe gebildet haben und selbst ihre eigenen frühen Sterne und Strukturen bauten.“
Junge Sterne leuchten im Allgemeinen hellblau. Wenn sie altern, leuchten Sterne rot, während sie ihren Treibstoff verbrennen und abkühlen. In den alten Galaxien, für deren Entdeckung Webb gebaut wurde, hatten Astronomen nicht damit gerechnet, alte rote Sterne zu sehen. Sie erwarteten auch nicht, Galaxien zu finden, die größer als vielleicht eine Milliarde sind Sonnen. Aber Liga sagte, dass die in Webbs tiefen Feldern entdeckten roten Punkte 50-mal größer zu sein scheinen.
„Die massereichsten Galaxien in unserer Probe haben schätzungsweise Masse [two to four times lower] Lega schrieb über unsere Galaxie, die Milchstraße. „Das war erstaunlich – wir haben Galaxienkandidaten gefunden, die so massereich wie unsere eigene sind, als das Universum nur 3 % seines derzeitigen Alters hatte.“
Lega sagte, bevor Astronomen damit beginnen können, Theorien der Kosmologie umzuschreiben, um zu erklären, wie diese Galaxien so schnell nach dem Urknall zusammenkamen, müssen sie sicherstellen, dass die einzelnen roten Punkte, die sie betrachten, nichts anderes sind. Die meisten alternativen Erklärungen erfordern auch völlig neue Konzepte, sagte Lega.
„Zum Beispiel können Sterne im frühen Universum aufgrund ihres Mangels an schweren Elementen Licht auf seltsame Weise emittieren, und wir integrieren sie möglicherweise nicht in unsere Modelle“, schrieb Lega. Oder vielleicht ist unser Verständnis davon, wie sich Sterne lokal bilden, beispielsweise wie viele Sterne sich aus Gas als Funktion der Sternmasse bilden, im frühen Universum völlig unbrauchbar.Diese Dinge werden ebenfalls spannend zu entdecken sein und auch unser Verständnis von Sternen auf den Kopf stellen Entstehung im frühen Universum – auf eine ganz andere Art.“
Die Bilder, die diese schwer fassbaren Galaxien enthüllten, wurden von der Near Infrared Webcam (NIRCam) als Teil des Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS)-Programms aufgenommen. Astronomen planen, Webbs Spiegel bald wieder zu diesen Galaxien zu richten, dieses Mal, um Lichtspektren für diese weit entfernten Punkte zu erhalten. Spektren teilen das beobachtete Licht gemäß seiner Wellenlängenkonfiguration und zeigen so die chemischen und physikalischen Eigenschaften seiner Quelle.
„Das Wichtigste ist, dass die Spektren sehr genaue Entfernungen zu diesen Objekten angeben“, sagte Lega. Die „Entfernung“ und „Identität“ dieser Objekte sind voneinander abhängig: Wenn wir die Entfernung kennen, können wir die Identität definieren und umgekehrt. Das Spektrum wird uns also sofort sagen, ob unsere Hypothesen richtig sind. „
Etwas mehr als sechs Monate, nachdem Webbs Team eine Ausgabe veröffentlicht hatte Erste Notizen Vom Big Observatory aus werden Wissenschaftler bereits herausgefordert, ihre Theorien über das frühe Universum neu zu schreiben.
„Wir haben uns zum ersten Mal das sehr frühe Universum angesehen und hatten keine Ahnung, was wir finden würden“, sagte Lega von der University of Pennsylvania. Stellungnahme. (Öffnet in einem neuen Tab) „Es stellt sich heraus, dass wir etwas so Unerwartetes gefunden haben, dass es der Wissenschaft Probleme bereitet. Es stellt das gesamte Bild der frühen Galaxienentstehung in Frage.“
die Studium Veröffentlicht in Nature am Mittwoch (22. Februar).
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