Astronomen haben die älteste und am weitesten entfernte Galaxie gefunden
Nach den am weitesten verbreiteten kosmologischen Modellen begann das Universum vor etwa 13,8 Milliarden Jahren mit dem Urknall.
Trotzdem sind sich die Astronomen immer noch nicht sicher, wie das frühe Universum aussah, da diese Zeit mit dem kosmischen "dunklen Zeitalter" zusammenfiel. Daher erweitern sie weiterhin die Möglichkeiten ihrer Instrumente, um zu sehen, wann sich die frühesten Galaxien gebildet haben.
Dank einer neuen Studie eines internationalen Teams von Astronomen wurde die älteste und am weitesten entfernte Galaxie in unserem Universum (GN-z11) identifiziert.
Die Gruppe, deren Forschungsergebnisse kürzlich in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurden, wurde von Linghua Jiang vom Kavli-Institut für Astronomie und Astrophysik und Professor Nobunari Kasikawa von der Universität Tokio geleitet.
Zu ihnen gesellten sich Forscher aus Observatorien des Carnegie Institute of Science, des Steward Observatory, des Geneva Observatory, der Peking University und der Tokyo University.
Einfach ausgedrückt, das kosmische dunkle Zeitalter begann ungefähr 370.000 Jahre nach dem Urknall und dauerte weitere 1 Milliarde Jahre.
Zu dieser Zeit waren die einzigen Lichtquellen entweder früher freigesetzte Photonen - die heute noch als kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB) nachgewiesen werden können - oder solche, die von neutralen Wasserstoffatomen freigesetzt wurden. Das Licht dieser Photonen wird durch die Ausdehnung des Universums so verdrängt, dass sie für uns heute unsichtbar sind.
Dieser Effekt ist als "Rotverschiebung" bekannt, wenn sich die Wellenlänge des Lichts verlängert (oder zum roten Ende des Spektrums "verschiebt"), wenn es auf seinem Weg zu uns durch den sich ständig erweiternden Raum geht.
Bei Objekten, die sich unserer Galaxie nähern, ist der Effekt umgekehrt: Die Wellenlänge wird verkürzt und zum blauen Ende des Spektrums verschoben (auch als "Blauverschiebung" bezeichnet).
Seit fast einem Jahrhundert verwenden Astronomen diese Effekte, um die Entfernung zu Galaxien und die Geschwindigkeit zu bestimmen, mit der sich das Universum ausdehnt. In diesem Fall verwendete das Forschungsteam das Keck I-Teleskop in Maunakey, Hawaii, um die Rotverschiebung von GN-z11 zu messen und seine Entfernung zu bestimmen.
Ihre Ergebnisse zeigten, dass dies die am weitesten entfernte (und älteste) Galaxie ist, die jemals beobachtet wurde. Wie Kasikawa in einer Pressemitteilung der Universität Tokio erklärte:
„Nach früheren Untersuchungen scheint die Galaxie GN-z11 mit 13,4 Milliarden Lichtjahren oder 134 Millionen Kilometern (das sind 134 gefolgt von 30 Nullen) die am weitesten von uns nachweisbare Galaxie zu sein. Das Messen und Überprüfen einer solchen Entfernung ist jedoch nicht einfach. “
Insbesondere untersuchte das Team die von GN-z11 ausgehenden Kohlenstoffemissionslinien, die sich beim Verlassen der Galaxie im ultravioletten Bereich befanden und bis zum Erreichen der Erde zehnmal verschoben waren - im infraroten Bereich (0,2 Mikrometer).
Dieses Rotverschiebungsniveau zeigt an, dass diese Galaxie vor etwa 13,4 Milliarden Jahren existierte, dh nur 400 Millionen Jahre nach dem Urknall.
GN-z11 ist so weit entfernt, dass es die Grenze des beobachtbaren Universums definiert! Obwohl diese Galaxie in der Vergangenheit (von Hubble) beobachtet wurde, erforderten genaue Messungen die Auflösung und die spektroskopischen Fähigkeiten des Keck-Observatoriums.
Dies wurde im Rahmen der MOSFIRE-Untersuchung (Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration) durchgeführt, bei der GN-z11-Emissionslinien detailliert erfasst wurden.
Auf diese Weise konnte das Team Entfernungsschätzungen für diese Galaxie erstellen, die 100-mal besser waren als alle vorherigen Messungen.
„Das Hubble-Weltraumteleskop hat mehrmals eine Signatur im GN-z11-Spektrum erkannt. Selbst Hubble kann ultraviolette Strahlungslinien jedoch nicht in dem von uns benötigten Ausmaß auflösen. Deshalb haben wir uns einem moderneren bodengestützten Spektrographen zugewandt, einem Emissionslinienmessgerät namens MOSFIRE, das auf dem Keck I-Teleskop in Hawaii installiert ist. "
Wenn nachfolgende Beobachtungen die Ergebnisse dieser Studie bestätigen können, können Astronomen zuversichtlich sagen, dass GN-z11 die am weitesten entfernte Galaxie ist, die jemals beobachtet wurde. Durch die Untersuchung solcher Objekte hoffen Astronomen, eine Periode der kosmischen Geschichte zu beleuchten, als das Universum nur wenige hundert Millionen Jahre alt war.
Diese Periode fällt mit der Zeit zusammen, als das Universum aus dem "dunklen Zeitalter" hervorging. Die ersten Sterne und Galaxien bildeten sich und füllten das frühe Universum mit sichtbarem Licht.
Durch ihr Studium hoffen die Astronomen, mehr darüber zu erfahren, wie sich die großräumigen Strukturen des Universums später entwickelt haben. Teleskope der nächsten Generation wie das James Webb Space Telescope (JWST), dessen Start am 31. Oktober 2021 geplant ist, werden helfen.
Die Beobachtungen, die die Studie ermöglichten, wurden im Rahmen eines Zeitaustauschprogramms zwischen dem Keck-Observatorium und dem Subaru-Teleskop in Maunakey, Hawaii, durchgeführt.
Der Artikel wurde von Universe Today veröffentlicht.