Ein internationales Team von Astrophysikern unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of California in Los Angeles hat die Existenz der dunkelsten und am weitesten entfernten Galaxie bestätigt, die jemals im frühen Universum beobachtet wurde. Die JD1-Galaxie ist eine der am weitesten entfernten Galaxien, die bisher identifiziert wurden. Dies wird in einem Artikel berichtet, der in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde.

Die ultraschwache Galaxie JD1 wurde mit dem James Webb Telescope entdeckt. Es entstand während des Übergangs vom Zeitalter des dunklen Zeitalters zum Zeitalter der Reionisierung, als neutrale Wasserstoffatome ultraviolette Strahlung der ersten Sterne absorbierten und ionisierten, was wiederum das Universum transparent machte.

JD1 liegt weit jenseits des Galaxienhaufens Abell 2744, der als Gravitationslinse fungiert. Die kombinierte Masse der Galaxien im Cluster erzeugt eine Gravitationskraft, die das Licht von Hintergrundgalaxien verzerrt und verstärkt, wodurch JD1 größer und 13-mal heller erscheint. Zur Beobachtung der ultraschwache Galaxie wurden der Nahinfrarotspektrograph NIRSpec am Webb-Teleskop sowie die Nahinfrarotkamera NIRCam verwendet.

Bild: Natur (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05994-w / Phys.org

Um zu bestätigen, dass die JD1-Galaxie sehr weit entfernt ist, haben Wissenschaftler in ihrem Spektrum die sogenannte Lyman-Grenze identifiziert – eine Wellenlänge von 91,15 Nanometern, die durch den Übergang eines Wasserstoffatoms vom Grundzustand in ein Wasserstoffion entsteht. Das Vorhandensein einer Grenze in der Strahlung des Sterns weist darauf hin, dass er überwiegend aus Wasserstoff besteht und daher sehr alt ist.

Wenn in der Region Sternentstehung stattfindet, absorbieren die Ansammlungen neutralen Gases einen erheblichen Anteil der Wellen, deren Länge kürzer als die Lyman-Grenze ist, die als Lyman-Lücke bezeichnet wird. Bei einer Galaxie mit einer Rotverschiebung von z = 3 oder mehr (die Laufzeit des Lichts beträgt mehr als 11 Milliarden Jahre) wird die Wellenlänge des Bruchs aufgrund der Expansion des Universums deutlich gedehnt, was eine Entfernungsbestimmung ermöglicht dazu.

Das von der Galaxie emittierte Licht brauchte 13,3 Milliarden Jahre, um die Erde zu erreichen, aber in dieser Zeit gelang es dem Universum, sich auszudehnen, sodass die Galaxie derzeit 31,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist (in der Kosmologie als ihre eigene Entfernung bezeichnet). . Es entstand nur 480 Millionen Jahre nach dem Urknall.

JD1 hat eine kompakte und komplexe Morphologie und seine Masse wird auf etwa 10 Millionen Sonnenmassen geschätzt. Seine Metallizität, also der Gehalt an Elementen, die schwerer als Helium sind, ist geringer als die der Sonne. Dies liegt daran, dass die ersten Sterne nur aus Wasserstoff bestehen konnten, im Laufe der Sternentwicklung jedoch nach und nach schwere Elemente produzierten.