Dank Beobachtungen des James Webb Space Telescope (JWST) wurden Beweise für die Existenz der ersten Generation von Sternen im Universum erbracht. Der Beweis befindet sich in einer der entferntesten bekannten Galaxien.
Ausgewiesene Galaxie GN-Z11wurde entdeckt von Hubble-Weltraumteleskop Im Jahr 2015, vor dem Start des James Webb-Weltraumteleskops, galt sie als die am weitesten entfernte bekannte Galaxie. mit Rotverschiebung Ab 10.6 ist es sinnvoll, darüber zu sprechen, wie lange es schon existiert und nicht darüber, wie weit es entfernt ist. Das liegt daran, dass wir GN-z11 so sehen, wie es nur 430 Millionen Jahre nach seinem Erscheinen war die große Explosion Aufgrund der Zeit, die sein Licht benötigt, um in unsere Ecke des Universums zu gelangen. Im Vergleich dazu ist das heutige Universum… 13,8 Milliarden Jahre.
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Daher war GN-z11 ein Hauptziel für die Untersuchung durch das James Webb-Weltraumteleskop. Jetzt beschreiben zwei neue Arbeiten tiefgreifende Entdeckungen über GN-z11, die wichtige Details darüber enthüllen, wie Galaxien im frühen Universum wuchsen.
GN-z11 ist die hellste Galaxie, die bei dieser bestimmten Rotverschiebung bekannt ist, und tatsächlich ist sie zu einem beliebten Motiv für Galaxien mit hoher Rotverschiebung geworden, die nun vom James-Webb-Weltraumteleskop fast regelmäßig im frühen Universum gefunden werden. Viele von ihnen erscheinen heller, als unsere Modelle der Galaxienentstehung vorhersagen. Diese Vorhersagen basieren auf dem Standardmodell der Kosmologie.
Nun scheinen neue Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops Aufschluss darüber zu geben, was vor sich geht.
Ein Astronomieteam unter der Leitung von Roberto Maiolino von der Universität Cambridge untersuchte GN-z11 mit den beiden Nahinfrarotinstrumenten des James Webb-Weltraumteleskops, der Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Nahinfrarotspektrometer (NIRSpec). Forscher haben Hinweise auf eine erste Generation von Sternen, sogenannte Sterne der dritten Gruppe, sowie auf die Existenz eines Sternhaufens entdeckt Riesiges schwarzes Loch Sie verschlingen riesige Mengen an Materie und wachsen stark beschleunigt.
Wissenschaftler können das Alter eines Sterns anhand seiner Fülle an schweren Elementen berechnen, die von früheren Sterngenerationen erzeugt wurden, die lebten und starben, und diese schweren Elemente in den Weltraum schleuderten, wo sie schließlich in Sternentstehungsregionen recycelt werden, um neue Sterne zu bilden. Astralkörper. Jüngere Sterne, die sich in den letzten fünf bis sechs Milliarden Jahren gebildet haben, werden als Sterne der ersten Gruppe bezeichnet und weisen die höchste Häufigkeit schwerer Elemente auf. Unsere Sonne Ist die Bevölkerung, die ich sterne. Ältere Sterne enthalten weniger schwere Elemente, weil es vor ihnen weniger Generationen von Sternen gab. Wir nennen diese Sterne der zweiten Gruppe und sie leben in unseren ältesten Regionen Milchstraße.
Allerdings sind die Stars der dritten Gruppe bisher rein hypothetisch.
Diese Sterne sollten die ersten sein, die sich bildeten, und da es vor ihnen keine anderen Sterne gab, enthielten sie keine schweren Elemente und bestanden nur aus reinem Wasserstoff und Helium, die während des Urknalls entstanden. Es wird auch angenommen, dass diese ersten Sterne extrem leuchtend waren und eine Masse hatten, die mindestens mehreren hundert Sonnen entsprach.
Obwohl Astronomen Sterne der Gruppe III noch nicht direkt gesehen haben, hat Maiolinos Team in GN-z11 indirekte Beweise dafür entdeckt. NIRSpec beobachtete einen Klumpen ionisierten Heliums nahe der Kante von GN-z11.
„Die Tatsache, dass wir nichts anderes als Helium sehen, legt nahe, dass diese Masse ziemlich rein sein muss“, sagte Maiolino in seinem Bericht. Stellungnahme. „Dies ist etwas, was man aufgrund von Theorien und Simulationen in der Nähe besonders massereicher Galaxien aus diesen Epochen erwartet hätte – dass im Halo verbleibende Taschen mit reinem Gas vorhanden sein sollten, und diese Taschen könnten kollabieren und Sterne der dritten Gruppe bilden.“
Dieses Heliumgas wird durch etwas ionisiert, das große Mengen ultravioletten Lichts erzeugt, sogenannte Sterne der Population III. Das Helium, das wir gesehen haben, ist wahrscheinlich ein Material, das bei der Entstehung dieser Sterne übrig geblieben ist. Die Menge an ultraviolettem Licht, die zur Ionisierung all dieses Gases benötigt wird, erfordert insgesamt etwa 600.000 Sonnenmassen von Sternen, die zusammen eine Leuchtkraft haben, die 20 Billionen Mal heller ist als die unserer Sonne. Diese Zahlen deuten darauf hin, dass entfernte Galaxien wie GN-z11 bei der Bildung massereicher Sterne geschickter waren als Galaxien im modernen Universum.
Unterdessen fand Maiolinos Team laut einer zweiten Reihe von Ergebnissen auch Hinweise auf ein Schwarzes Loch mit einer Sonnenmasse von 2 Millionen im Kern von GN-z11.
„Wir haben sehr dichtes Gas gefunden, das häufig in der Nähe supermassereicher Schwarzer Löcher vorkommt, die Gas ansammeln“, sagte Maiolino in derselben Erklärung. „Dies war der erste klare Beweis dafür, dass GN-z11 ein Schwarzes Loch beherbergt, das Materie verschlingt.“
Das Team entdeckte außerdem ein starkes Strahlungseis, das von der akkretierenden Materiescheibe ausströmt, die das Schwarze Loch umkreist, sowie ionisierte chemische Elemente, die typischerweise in der Nähe akkretierender Schwarzer Löcher zu finden sind. Das Team sagt, dass es sich um das am weitesten entfernte supermassereiche Schwarze Loch handelt, das bisher entdeckt wurde, und sein unersättlicher Appetit führt dazu, dass seine Akkretionsscheibe dicht wird, heiß wird und hell leuchtet. Forscher glauben, dass dies in Kombination mit Sternen der Gruppe III dafür sorgt, dass GN-z11 so hell leuchtet. Ohne die Standardkosmologie zu brechen So wie es einige taten Vorzeitig beansprucht.
Die Studie über die Masse ionisierten Heliums und Sterne der Population III wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics angenommen und ein Vorabdruck ist zum Kauf erhältlich Hier gefunden. Unterdessen wurde die Studie der NIRCam-Beobachtungen des Schwarzen Lochs am 17. Januar in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.
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