Das „James Webb“-Teleskop kann tiefer ins Universum hineinschauen als jedes andere Instrument. Dort entdeckt es vier besonders alte Galaxien – die Forschung ist begeistert.

Baltimore – Eine wichtige Aufgabe des „James Webb“-Weltraumteleskops (JWST) ist es, so weit wie möglich in die Vergangenheit zu schauen und möglichst alte Galaxien zu finden. Dass es dem zehn Milliarden Euro teuren Instrument im Weltall gelingen könnte, deuteten bereits die ersten Aufnahmen und Daten an. Nun wurden zwei Studien im Fachjournal Nature veröffentlicht, die zeigen, dass JWST gleich vier sehr alte Galaxien entdeckt hat.

Das Licht aus dem frühen Universum ist so lange unterwegs, dass die Ausdehnung des Universums seine Wellenlänge gestreckt hat. Dieses Phänomen wird „Rotverschiebung“ genannt. Je länger Licht reist, desto mehr ins Rote verschiebt es sich – weshalb die Forschung die Rotverschiebung eines Objekts nutzen kann, um dessen Entfernung zu berechnen. Galaxien, die sehr früh im Universum existierten, sollten also extreme Rotverschiebungen haben. Das Licht geht dann bereits in den Infrarotbereich über – und das ist die Spezialität von JWST.

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Tiefer Blick ins Universum: „James Webb“-Teleskop entdeckt vier uralte Galaxien

Im Fall der Galaxien JADES-GS-z10–0, JADES-GS-z11–0, JADES-GS-z12–0 und JADES-GS-z13–0 war das Licht mehr als 13,3 Milliarden Jahre unterwegs – JWST kann die Galaxien sehen, wie sie aussahen, als das Universum nur etwa 325 bis 460 Millionen Jahre alt war. Doch manchmal sehen jüngere Galaxien auf den ersten Blick aus, als wären sie sehr alt, weshalb Spektroskopie zum Einsatz kommt, um zu bestätigen, ob eine Galaxie tatsächlich so alt ist, wie sie scheint.

Diese Überraschungen verbergen sich in den Bildern des „James Webb“-Teleskops

Das erste Bild des „James Webb“-Teleskops, das vorgestellt wurde: Ein sogenanntes Deep Field, auf dem hunderte oder gar tausende Galaxien zu sehen sind. Dank eines Mikrolensing-Effekts (die Schwerkraft eines Galaxienhaufens im Vordergrund vergrößert Galaxien im Hintergrund) kann „Webb“ so sehr alte Galaxien ablichten. Die älteste bisher auf dem Bild entdeckte Galaxie ist 13,1 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Das Spektrum des Exoplaneten Wasp-69b, das mithilfe von Daten des „James Webb“-Weltraumteleskops erstellt wurde, zeigt eindeutig: In der Atmosphäre des Gasplaneten gibt es Wassermoleküle, außerdem können Forschende die Anwesenheit von Wolken aus der Kurve herauslesen.

Astronominnen und Astronomen staunen über röhrenförmige Strukturen im Carinanebel (rot markiert). Was hat das „James Webb“-Teleskop hier fotografiert?

Tatsächlich liefert das „James Webb“-Weltraumteleskop nicht nur wunderschöne Bilder aus den Tiefen des Weltraums, sondern für die Forschung auch zahlreiche Daten. Im Fall des „Deep Field“-Bildes wurden etwa bereits die ersten Galaxien ausgewertet. Das Spektrum zeigt, welche Elemente „Webb“ in einer 13,1 Milliarden Jahre alten Galaxie gefunden hat.

Auch das supermassereiche schwarze Loch, das sich in einer der Galaxien von Stephan‘s Quintett versteckt, hat „Webb“ genauer untersucht. Die Grafik zeigt die Zusammensetzung des Gases rund um das schwarze Loch.

Mithilfe von „Webb“ können die Forschenden einige der ältesten jemals beobachteten Galaxien analysieren.

Dabei achten Forschende vor allem auf die Elemente, aus denen die Galaxie besteht. Bei frühen Galaxien sind das hauptsächlich leichte Elemente wie Wasserstoff und Helium, während in Galaxien, die weniger alt sind, auch schwerere Elemente wie Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff vorkommen.

Galaxien aus dem frühen Universum: 325 Millionen Jahre nach dem Urknall

„Es war entscheidend, zu beweisen, dass diese Galaxien tatsächlich das frühe Universum bewohnen“, erklärt Emma Curtis-Lake (University of Hertfordshire), die an der Entdeckung der vier Galaxien und den Studien beteiligt war, in einer Mitteilung. Die Astronomin fährt fort: „Die Betrachtung des Spektrums ergab, was wir gehofft hatten und bestätigte, dass sich diese Galaxien tatsächlich am Rande unserer Sichtweite befinden.“ Curtis-Lake ist sich sicher: „Einige Galaxien sind weiter entfernt, als ‚Hubble‘ sehen konnte! Das ist ein außerordentlich aufregender Erfolg für die Mission.“

Mitautor Brant Robertson aus dem NIRCam-Team des „James Webb“-Teleskops freut sich: „Zum ersten Mal haben wir Galaxien nur 350 Millionen Jahre nach dem Urknall entdeckt und wir können uns dieser fantastischen Distanzen absolut sicher sein.“ Bereits im August 2022 hatte das „James Webb“-Weltraumteleskop eine Galaxie entdeckt, die rund 300 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden ist. (tab)

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