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# Physik# Astrophysik der Galaxien

Alte Galaxie kurz nach dem Urknall entdeckt

Eine Entdeckung einer alten Galaxie wirft Licht auf die Galaxienbildung.

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Alte Galaxie stelltAlte Galaxie stelltModell zur Entstehung inFrageder Galaxienentwicklung.Entdeckungsfragen zu aktuellen Theorien
Inhaltsverzeichnis

Wissenschaftler haben neulich eine sehr grosse, alte Galaxie entdeckt, die weit zurück in der Zeit liegt, kurz nach dem Urknall. Diese Entdeckung wurde mit fortschrittlichen Teleskopen gemacht, die tief ins All blicken können. Die Galaxie wurde anhand von Bildern identifiziert, die von einem Teleskop namens JWST aufgenommen wurden, das Teil eines Projekts zur Untersuchung des Universums ist.

Die Beobachtungen haben gezeigt, dass diese Galaxie bestimmte Merkmale hat, die darauf hinweisen, dass sie vor langer Zeit aufgehört hat, Sterne zu bilden. Sie hat einen markanten Bruch in ihrem Lichtspektrum, bekannt als Balmer-Break, was darauf deutet, dass sie viele alte Sterne enthält. Es gab auch Hinweise auf bestimmte Absorptionsmerkmale, die auf das Vorhandensein von Wasserstoff und Kalzium hinweisen, zwei häufige Elemente in Galaxien.

Durch zusätzliche Beobachtungen stellten die Wissenschaftler fest, dass diese Galaxie in einem kurzen Zeitraum eine riesige Menge an Sternen gebildet hat und dann schnell aufgehört hat, neue Sterne zu bilden. Dieses Verhalten ist ungewöhnlich, weil die meisten Galaxien über einen längeren Zeitraum weiter Sterne bilden. Die Grösse dieser Galaxie ist vergleichsweise klein, was darauf hindeutet, dass sie eine sehr hohe Sterndichte in einem kleineren Bereich hat, ähnlich wie es bei einigen Galaxien der Fall ist, die näher zu uns sind.

Auswirkungen auf die Galaxienbildung

Die Existenz dieser alten Galaxie hat bedeutende Auswirkungen auf unser Verständnis davon, wie Galaxien entstehen und sich entwickeln. Sie deutet darauf hin, dass Galaxien wie diese viel früher entstanden sein könnten als bisher gedacht. Die Anzahl ähnlicher Galaxien, die im frühen Universum gefunden wurden, ist viel grösser als es die aktuellen Modelle vorhersagen, was bedeutet, dass Wissenschaftler ihre Erklärungen zur Entstehung von Galaxien überdenken müssen.

Beobachtungs Hintergrund

Vor dieser Entdeckung wurde allgemein akzeptiert, dass massive Galaxien nicht so schnell nach dem Beginn des Universums entstehen können. Doch diese Galaxie stellt dieses Verständnis in Frage. Frühere Modelle haben nicht so viele alte, massive Galaxien im frühen Universum vorhergesagt, was Fragen zu den Rahmenbedingungen aufwirft, die Wissenschaftler zur Untersuchung der Galaxienbildung verwenden.

Wie die Entdeckung gemacht wurde

Um diese Entdeckung zu machen, nutzten die Forscher Bilder vom JWST, das eine grössere Empfindlichkeit und Auflösung im Vergleich zu älteren Teleskopen bietet. Das JWST sammelte Daten über verschiedene Wellenlängen des Lichts, was den Wissenschaftlern half, potenzielle Kandidaten für alte Galaxien zu identifizieren. Nachfolgende spektrale Analysen bestätigten die Eigenschaften dieser Kandidaten.

Das Licht von dieser Galaxie hat Milliarden von Jahren gebraucht, um zu uns zu gelangen, was bedeutet, dass wir sie so sehen, wie sie war, als das Universum noch sehr jung war. Viele Galaxien, die nach dem Urknall entstanden, bildeten über Milliarden von Jahren weiterhin Sterne, sodass es ziemlich bemerkenswert ist, eine zu finden, die so kurz nach ihrer Entstehung aufgehört hat.

Analyse der Galaxie

Mit fortgeschrittenen Techniken modellierten die Wissenschaftler das Licht, das von der Galaxie kam, um mehr über ihre Geschichte der Sternentstehung zu erfahren. Sie fanden heraus, dass der Grossteil ihrer Masse in einem schnellen Ausbruch von Sternenbildung entstand, der dann schnell endete. Die Eigenschaften der Galaxie deuten darauf hin, dass ihre Entstehung und die anschliessende Ruhephase schneller erfolgten, als es Standardmodelle voraussagen würden.

Merkmale der Galaxie

Diese Galaxie ist einzigartig, da sie eine unglaublich hohe Sterndichte aufweist – ein Mass dafür, wie viele Sterne in einem bestimmten Volumen des Raums gepackt sind. Im Vergleich zu anderen Galaxien in ähnlichen Entfernungen sticht sie durch ihre kompakte Grösse und hohe Dichte hervor.

Die Forscher sammelten eine Vielzahl von Messungen, darunter Licht aus verschiedenen Filtern, um die Menge an Licht zu bewerten, die von verschiedenen Sternarten erzeugt wird. Die Galaxie zeigt in den letzten 500 Millionen Jahren weniger Anzeichen neuer Sternebildung, was darauf hindeutet, dass sie in dieser Zeit nicht viele neue Sterne gebildet hat.

Vergleich mit anderen Galaxien

Als die Wissenschaftler diese Galaxie mit anderen verglichen, fanden sie heraus, dass sie Ähnlichkeiten mit massiven Galaxien aufweist, die uns zeitlich näher sind, insbesondere mit solchen, die jetzt als alt und ruhig klassifiziert werden. Das deutet darauf hin, dass einige Merkmale, die wir heute in Galaxien sehen, möglicherweise schon im frühen Universum entwickelt wurden.

Geschichte der Sternentstehung

Die Geschichte der Sternentstehung innerhalb dieser Galaxie wurde analysiert, um zu verstehen, wie sie sich im Laufe der Zeit entwickelt hat. Die Modelle deuten darauf hin, dass nach ihrem anfänglichen Ausbruch der Sternentstehung die Aktivität der Galaxie deutlich abnahm, was darauf hindeutet, dass sie seit dieser frühen Phase möglicherweise keine neuen Sterne mehr gebildet hat.

Die stellare Masse der Galaxie ist erheblich, aber ihre Entstehung fand innerhalb eines Zeitrahmens von nur wenigen hundert Millionen Jahren nach dem Urknall statt. Dieser Zeitraum ist viel kürzer als die Zeiträume, die normalerweise mit der Entstehung ähnlicher Galaxien verbunden sind.

Ausblick

Die bemerkenswerten Eigenschaften dieser Galaxie werfen viele Fragen darüber auf, was davor war und was danach kommen könnte. Wenn Galaxien wie diese so früh im Universum existierten, wie könnten ihre Nachkommen heute aussehen? Wie haben sie so schnell so viel Masse angesammelt?

Während die Forscher weiterhin Galaxien in verschiedenen Entfernungen von uns untersuchen, hoffen sie, die Bedingungen zu entdecken, die Galaxien wie diese möglich gemacht haben. Zukünftige Beobachtungen mit fortschrittlichen Teleskopen werden entscheidend sein, um den Zeitrahmen der Galaxienbildung und -entwicklung zusammenzusetzen.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entdeckung dieser massiven, alten Galaxie bestehende Modelle der Galaxienbildung herausfordert und darauf hindeutet, dass solche Systeme viel früher entstanden sein könnten, als bisher gedacht. Die Auswirkungen dieser Entdeckung sind weitreichend und fordern eine Neubewertung der aktuellen Theorien und Modelle darüber, wie Galaxien im Universum sich im Laufe der Zeit entwickeln. Je mehr Daten wir aus dem Universum sammeln, desto klarer könnte das Bild werden, wie Galaxien wie diese in das riesige Gefüge der kosmischen Geschichte passen.

Originalquelle

Titel: RUBIES Reveals a Massive Quiescent Galaxy at z=7.3

Zusammenfassung: We report the spectroscopic discovery of a massive quiescent galaxy at $z_{\rm spec}=7.29\pm0.01$, just $\sim700\,$Myr after the Big Bang. RUBIES-UDS-QG-z7 was selected from public JWST/NIRCam and MIRI imaging from the PRIMER survey and observed with JWST/NIRSpec as part of RUBIES. The NIRSpec/PRISM spectrum reveals one of the strongest Balmer breaks observed thus far at $z>6$, no emission lines, but tentative Balmer and Ca absorption features, as well as a Lyman break. Simultaneous modeling of the NIRSpec/PRISM spectrum and NIRCam and MIRI photometry (spanning $0.9-18\,\mu$m) shows that the galaxy formed a stellar mass of log$(M_*/M_\odot)=10.23^{+0.04}_{-0.04}$ in a rapid $\sim 100-200\,$Myr burst of star formation at $z\sim8-9$, and ceased forming stars by $z\sim8$ resulting in $\log \rm{sSFR/yr}^{-1}7$. The discovery of RUBIES-UDS-QG-z7 has strong implications for galaxy formation models: the estimated number density of quiescent galaxies at $z\sim7$ is $>100\times$ larger than predicted from any model to date, indicating that quiescent galaxies have formed earlier than previously expected.

Autoren: Andrea Weibel, Anna de Graaff, David J. Setton, Tim B. Miller, Pascal A. Oesch, Gabriel Brammer, Claudia D. P. Lagos, Katherine E. Whitaker, Christina C. Williams, Josephine F. W. Baggen, Rachel Bezanson, Leindert A. Boogaard, Nikko J. Cleri, Jenny E. Greene, Michaela Hirschmann, Raphael E. Hviding, Adarsh Kuruvanthodi, Ivo Labbé, Joel Leja, Michael V. Maseda, Jorryt Matthee, Ian McConachie, Rohan P. Naidu, Guido Roberts-Borsani, Daniel Schaerer, Katherine A. Suess, Francesco Valentino, Pieter van Dokkum, Bingjie Wang

Letzte Aktualisierung: 2024-09-05 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2409.03829

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2409.03829

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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