Die Untersuchung eines vom JWST aufgenommenen Bildes hat etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall zur Entdeckung einer Galaxie im frühen Universum geführt, deren Lichtsignatur darauf zurückgeführt wird, dass ihr Nebelgas die Sterne überstrahlt. Die Galaxie, die jetzt GS-NDG-9422 genannt wird, ist chemisch komplex und besitzt keine Sterne der Population III. Auch in der am weitesten entfernten Galaxie JADES-GS-z14-0, die etwa 290 Millionen Jahre nach dem Urknall im frühen Universum entstand, wurde festgestellt, dass sie Metalle enthält. Nach derzeitigem Kenntnisstand sollte die erste Generation von Sternen des frühen Universums aus Sternen der Population III ohne Metallizität bestehen. In der Astronomie gilt jedes Element, das schwerer als Helium ist, als Metall. Chemische Nichtmetalle wie Sauerstoff, Stickstoff usw. sind im kosmologischen Kontext Metalle. Sterne reichert sich in jeder Generation nach einem Supernova-Ereignis mit Metall an.
Mithilfe von Bildern, die mit dem NIRSpec-Instrument (Near-Infrared Spectrograph) des James Webb Space Telescope (JWST) aufgenommen wurden, haben Forscher eine einzigartige Galaxie aus dem frühen Universum bei einer Rotverschiebung von Z= 5.943 identifiziert, was etwa einer Milliarde Jahre nach dem Urknall entspricht. Diese Galaxie, die jetzt GS-NDG-9422 genannt wird, könnte ein fehlendes Bindeglied in der galaktischen Evolution zwischen den ersten Sternen des Universums und etablierten Galaxien sein.
Das schwache Punktbild der Galaxie GS-NDG-9422 weist eine einzigartige Lichtsignatur auf. Die im Bild sichtbare Lichtquelle ist das heiße Gas der Galaxie. Das Licht stammt nicht von ihren Sternen.
Im Gegensatz zu massereichen Sternen in unserem lokalen Universum, deren Temperatur etwa 40,000 bis 50,000 °C beträgt, sind Sterne in der Galaxie GS-NDG-9422 extrem heiß. Vielleicht befand sich diese Galaxie in der Sternentstehungsphase innerhalb eines dichten Gasnebels, der eine große Anzahl massereicher, heißer Sterne produzierte, als das Licht diese Galaxie vor etwa 12.8 Milliarden Jahren verließ und jetzt das JWST erreichte. Die Beobachtung passt zum Computermodell, das besagt, dass der konstante Beschuss des Nebelgases durch die Photonen der heißen Sterne das Nebelgas auf über 80,000 °C erhitzte, wodurch es im Nahinfrarotlicht heller leuchten konnte als die Sterne.
Eine Galaxie, die von Nebellicht (und nicht von Sternenlicht) dominiert wird, entspricht den Umgebungen der ersten Generation von Sternen im frühen Universum. Sterne in solchen Galaxien sind Pop. III-Sterne mit null Metallizität. Überraschenderweise hat die Galaxie GS-NDG-9422 jedoch keine Pop. III-Sterne. JWST-Daten zeigen, dass GS-NDG-9422 chemisch komplex ist.
Noch rätselhafter ist der Fall der am weitesten entfernten Galaxie JADES-GS-z14-0, die im frühen Universum etwa 290 Millionen Jahre nach dem Urknall entstand. Die Sterne in dieser Galaxie sollten Pop. III-Sterne ohne Metallgehalt sein. Die Untersuchung der Infraroteigenschaften der Galaxie JADES-GS-z14-0 offenbart jedoch das Vorhandensein von Sauerstoff, was auf eine Anreicherung mit Metallen hindeutet, was wiederum impliziert, dass Generationen von Sternen ihren Lebenszyklus bereits abgeschlossen haben sollten.
Die ersten Sterne im Universum haben keinen oder nur einen sehr geringen Metallgehalt. Sie werden Pop-III-Sterne (oder Population-III-Sterne) genannt. Sterne mit geringem Metallgehalt sind Pop-II-Sterne. Junge Sterne haben einen hohen Metallgehalt und werden „Pop-I-Sterne“ oder solare Metallsterne genannt. Mit einem relativ hohen Metallgehalt von 1.4 % ist die Sonne ein junger Stern. In der Astronomie gilt jedes Element, das schwerer als Helium ist, als Metall. Chemische Nichtmetalle wie Sauerstoff, Stickstoff usw. sind im kosmologischen Kontext Metalle. Sterne werden in jeder Generation nach einem Supernova-Ereignis mit Metall angereichert. Ein steigender Metallgehalt in Sternen weist auf ein jüngeres Alter hin.
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References:
- Cameron AJ, et al 2024. Nebeldominierte Galaxien: Einblicke in die stellare Anfangsmassenfunktion bei hoher Rotverschiebung. Veröffentlicht: 21. Juni 2024. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Band 534, Ausgabe 1, Oktober 2024, Seiten 523–543, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae1547
- NASA News – In Odd Galaxy findet NASAs Webb möglicherweise fehlende Verbindung zu den ersten Sternen. Verfügbar unter https://science.nasa.gov/missions/webb/in-odd-galaxy-nasas-webb-finds-potential-missing-link-to-first-stars/
- Prasad U., 2024. Frühes Universum: Die am weitesten entfernte Galaxie „JADES-GS-z14-0“ stellt Modelle zur Galaxienbildung in Frage. Scientific European. Veröffentlicht am 12. August 2024. Verfügbar unter https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/early-universe-the-most-distant-galaxy-jades-gs-z14-0-challenges-galaxy-formation-models/
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