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Laut einer neuen Studie haben Astronomen die ältesten bekannten Beispiele komplexer organischer Moleküle im Universum entdeckt.
Diese Chemikalien sind – ähnlich wie die in Rauch und Ruß auf der Erde – schon früh vorhanden Galaxis gebildet wann Universum Laut der Studie waren es etwa 10 % seines aktuellen Alters.
Kohlenstoffbasierte Moleküle, fachsprachlich als polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe bekannt, kommen in Öl- und Kohlevorkommen vor Landsowie im Smog.
„Die Moleküle, die wir gefunden haben, sind keine einfachen Dinge wie Wasser oder Kohlendioxid“, sagte der Hauptautor der Studie, Justin Spilker, ein Astronom an der Texas A&M University in College Station, gegenüber Space.com. „Wir sprechen von großen, flexiblen Molekülen mit Dutzenden oder Hunderten von Atomen.“
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Diese komplexen organischen Moleküle kommen im Weltraum häufig vor und werden dort häufig mit feinen Staubkörnern assoziiert. Astronomen untersuchen sie, weil sie dabei helfen können, wichtige Details der Aktivität innerhalb von Galaxien aufzudecken – zum Beispiel helfen sie dabei, die Geschwindigkeit zu beeinflussen, mit der interstellares Gas abkühlt. Der Nachweis dieser Teilchen in sehr weit entfernten Galaxien, die sich bildeten, als das Universum noch relativ jung war, war jedoch eine Herausforderung, weil Teleskope Ihre Empfindlichkeit und die Anzahl der von ihnen erfassten Lichtwellenlängen waren begrenzt.
Jetzt mit dem neuen, sehr leistungsstarken Gerät der NASA James Webb-Weltraumteleskop (JWST) entdeckten Spilker und seine Kollegen diese Teilchen in einer Galaxie namens SPT0418-47, mehr als 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt.
„Es ist bemerkenswert, dass das Universum dennoch so schnell große und komplexe Teilchen herstellen kann die große ExplosionSagte Spilker.
Betrachtet man die extreme Entfernung von SPT0418-47, begann das von Astronomen entdeckte Licht seine Reise weniger als 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall. (Das Universum ist derzeit etwa 13,8 Milliarden Jahre alt.)
„Damit wird der alte Rekord für Entdeckungen wie diese um eine weitere Milliarde Jahre zurückgelegt“, sagte Spilker.
Die Entdeckung wurde mit Hilfe einer Verzerrung im Raum-Zeit-Gefüge gemacht, die als Gravitationslinse bekannt ist. Albert Einstein Sie entdeckten, dass Masse die Raumzeit verzerrt, ähnlich wie eine Bowlingkugel eine Gummiplatte dehnen kann, auf der sie ruht. Je größer die Masse des Objekts, desto mehr Raumzeitkrümmungen um das Element und desto stärker ist daher die Anziehungskraft. Die Art und Weise, wie sich die Schwerkraft verhält, bedeutet, dass dies möglich ist Das Licht biegt sich wie eine LinseDaher kann ein starkes Gravitationsfeld, wie es von einem riesigen Galaxienhaufen erzeugt wird, wie eine riesige Lupe wirken.
Astronomen haben den bisherigen Rekordhalter für die ältesten komplexen organischen Moleküle mithilfe von NASA-Beobachtungen von mehr als einem ganzen Tag entdeckt. Spitzer-WeltraumteleskopSagte Spilker. Im Vergleich dazu „starren wir mit JWST nur eine Stunde lang auf diese Galaxie“, sagte er. „Web macht die Suche nach organischen Molekülen sehr einfach.“
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Während frühere Versuche, komplexe organische Moleküle in alten Galaxien zu entdecken, nur sagen konnten, ob Chemikalien vorhanden waren oder nicht, „ermöglicht uns Webbs Auflösung, die tatsächlichen Details darüber zu sehen, wo sich die Moleküle innerhalb der Galaxie befinden, und nicht nur, ob sie vorhanden sind oder nicht.“ „Absolut“, sagte Spilker. In SPT0418-47 war das Vorhandensein dieser Teilchen in der gesamten Galaxie nicht gleichmäßig, und der Grund dafür bleibt unklar.
Insgesamt deuten diese neuen Erkenntnisse darauf hin, dass „es möglich ist, dass sich Galaxien mit erhöhter Geschwindigkeit bilden“, sagte Spilker. „Die Galaxie, die wir untersucht haben, ist wirklich massereich und ihre Sterne haben die gleiche Menge an Kohlenstoff und Sauerstoff wie unsere Galaxie.“ Milchstraße, obwohl sie erst ein Zehntel ihres Alters ist. Es ist wie bei einem Drittklässler, der bereits eine volle Karriere hinter sich hat – er ist aufs College gegangen, hat eine Karriere gemacht, für die es sich zu arbeiten lohnt, und ist dann im Alter von acht Jahren in den Ruhestand getreten. Die neuen Ergebnisse von Webb legen nahe, dass es für Galaxien nicht sehr schwierig ist, aus all dieser reichhaltigen Chemie, die im Weltraum vor sich geht, wirklich komplexe Moleküle zu erzeugen. „
Darüber hinaus glaubten Wissenschaftler bisher, dass diese komplexen organischen Moleküle mit der Entstehung von Sternen in Zusammenhang stehen. Die neuen Daten zeigten jedoch, dass dies möglicherweise nicht immer zutrifft – Spilker und seine Kollegen fanden zahlreiche Regionen mit diesen Teilchen, aber keiner Sternentstehung, und andere, in denen sich neue Sterne bildeten, aber keines dieser Teilchen entstand, sagte er.
„Diese großen, komplexen Teilchen in Galaxien zu finden, als das Universum noch sehr jung war, ist eines der Dinge, die viele Astronomen von Webb gehofft und erwartet haben, und ich hoffe, dass die Lehren, die wir aus diesem ersten Versuch gezogen haben, uns allen helfen können.“ vorwärts gehen“, sagte Spilker. „Ich bin bestrebt, weiter entfernte und jüngere Galaxien voranzutreiben – können wir endlich eine finden, die nicht genug Zeit hatte, um Teilchen dieser Größe zu bilden? Ich würde auch gerne besser verstehen, warum einige Regionen von Galaxien diese Teilchen haben und.“ andere nicht. Was zeichnet Regionen aus, in denen sich Moleküle befanden, die die schnelle Bildung großer Moleküle ermöglichten?“
Spilker warnte davor, dass das in den neuen Erkenntnissen verwendete JWST-Medium-Infrarot-Instrument (MIRI) „zu enthalten scheint verminderte Leistung Jetzt. Die NASA verfügt über ein Team angesehener Ingenieure, die derzeit die Ursache des Problems untersuchen. Wenn sich die Leistung jedoch weiter verschlechtert, kann dies dazu führen, dass eine solche Studie über das nächste Jahr hinaus nicht mehr möglich ist.“
Wissenschaftler erklären im Detail ihre Erkenntnisse Heute (5. Juni) online in der Zeitschrift Nature.
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