Ein roter Fleck in einem Bild von James Webb könnte die Chemie des frühen Universums entschlüsseln

Astronomen sagen, dass ein kleiner roter Fleck, der im fernen Hintergrund des ersten „Deep Field“-Bildes des James-Webb-Weltraumteleskops eingefangen wurde, unser Verständnis des frühen Universums verändern könnte.

Der verschwommene Punkt ist eine unbenannte alte Galaxie, die 13,1 Milliarden Jahre alt ist – nur Hunderte Millionen Jahre jünger als die Geburt des Universums. Von allen im Bild eingefangenen Galaxien ist sie die am weitesten von der Erde entfernte.

Das tiefste und genaueste Infrarotbild des fernen Universums, das jemals aufgenommen wurde, wurde letzte Woche als Teil des ersten Satzes von Vollfarbbildern des Observatoriums im Wert von 10 Milliarden US-Dollar (7,4 Millionen Pfund) veröffentlicht.

Wenn Forscher das Licht einer einzelnen Galaxie in ein Spektrum erweitern, können sie etwas über die chemische Zusammensetzung, Temperatur und Dichte des ionisierten Gases der Galaxie erfahren.

Zum Beispiel wird das Spektrum dieser Galaxie die Eigenschaften ihres Gases offenbaren, die angeben, wie sich ihre Sterne bilden und wie viel Staub sie enthält.

Solche Informationen wurden noch nie zuvor in einer solchen Qualität entdeckt.

Wenn Forscher das Licht einer einzelnen Galaxie in ein Spektrum erweitern (im Bild), können sie etwas über die chemische Zusammensetzung, Temperatur und Dichte ionisierten Gases der Galaxie erfahren.

Far Away: Aufgenommen im tiefsten Infrarotbild des fernen Universums, das jemals aufgenommen wurde (im Bild) und letzte Woche als Teil von Webbs ersten Bildern veröffentlicht wurde

Das Spektrum selbst wurde von Webbs NIRSpec-Instrument erzeugt, das kleine Fenster verwendet, um Licht von Objekten im Sichtfeld des Teleskops zu isolieren und zu analysieren.

Dies bedeutete, dass nur das Licht des Sterns der alten Galaxie durchgelassen wurde, um seine chemischen Signaturen zu enthüllen, während anderes Licht von hellen Objekten in der Nähe blockiert wurde.

Unter den verschiedenen Elementen innerhalb der Galaxie befand sich ein Fingerabdruck aus leuchtendem Sauerstoffgas, das als Emissionslinie bekannt ist.

NIRSpec-Teammitglied Andrew Bunker von der Universität Oxford sagte, Experten hätten gehofft, diesen Streifen in fernen Galaxien beobachten zu können, aber erwartet, dass sie nach „Dutzenden oder Hunderten“ oder Zielen suchen müssten, bevor sie entdeckt werden könnten.

Ich glaube nicht, dass wir wirklich davon geträumt haben, dass er bei unserem ersten großen Werbegag dabei sein würde. Das ist wirklich, wirklich unglaublich.“ neue Welt.

Der Grund, warum die Sauerstoffemissionslinie so wichtig ist, ist, dass Astronomen sie verwenden, um ihre Messungen zu kalibrieren Galaktische Strukturen.

Wenn dies mit anderen galaktischen Lichtemissionslinien verglichen werden kann, ist es möglich, anhand chemischer Fingerabdrücke im Spektrum zu entschlüsseln, wie viele Chemikalien sich in der Galaxie befinden.

Dies wurde zuvor für nahe Galaxien durchgeführt, aber nicht für Galaxien, die so weit entfernt sind wie der rote Fleck im Webb Deep Field.

Wenn Astronomen mit der Analyse von Webbs Daten beginnen, werden wir unglaublich viel über Galaxien erfahren, die im Laufe der kosmischen Zeit existiert haben – und wie sie im Vergleich zu den schönen Spiral- und elliptischen Galaxien im nahen Universum abschneiden.

Weitere Spektren wie dieses werden es Wissenschaftlern ermöglichen zu untersuchen, wie sich der Anteil von Elementen, die schwerer als Helium sind, in fernen Galaxien im Laufe der Zeit verändert hat.

„Es gibt Ihnen Datenpunkte zu dieser Entwicklung“, sagte Emma Chapman, eine Astrophysikerin an der Universität von Nottingham, gegenüber New Scientist.

Das Spektrum selbst wurde von Webbs NIRSpec-Instrument erzeugt, das kleine Fenster verwendet, um Licht von Objekten im Sichtfeld des Teleskops zu isolieren und zu analysieren.

Infrarot-Fähigkeiten ermöglichen es Webb, die vergangene Zeit des Urknalls zu sehen, der vor 13,8 Milliarden Jahren stattfand. Lichtwellen bewegen sich sehr schnell, etwa 186.000 Meilen (300.000 km) pro Sekunde, jede Sekunde. Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto mehr blicken wir in der Zeit zurück. Dies liegt an der Zeit, die das Licht benötigt, um vom Körper zu uns zu gelangen

Man kann sich also Gedanken darüber machen, wie schnell die ersten Sterne sterben und das Gas verschmutzen [to] Er schuf die zweite Generation von Sternen, aus denen diese Galaxie besteht.

Letzte Woche wurden Webbs schillernde und beispiellose Bilder einer „stellaren Kinderstube“, eines sterbenden Sterns, der mit Staub bedeckt ist, und eines „kosmischen Tanzes“ zwischen einer Reihe von Galaxien zum ersten Mal der Welt gezeigt.

Es setzte monatelangem hektischen Warten und Vorfreude ein Ende, als der erste Stapel einer Schatzkiste von Bildern angesprochen wurde, die in unserem ersten Blick auf die Morgendämmerung des Universums gipfeln würden.

Webbs Infrarot-Fähigkeiten bedeuten, dass er innerhalb von nur 100 bis 200 Millionen Jahren nach dem Urknall „vergangene Zeiten sehen“ kann, was es ihm ermöglicht, Bilder von den ersten Sternen zu machen, die vor mehr als 13,5 Milliarden Jahren im Universum leuchteten.

Ihre ersten Bilder von Nebeln, Exoplaneten und Galaxienhaufen lösten große Feierlichkeiten in der wissenschaftlichen Welt aus, was als „großer Tag für die Menschheit“ gefeiert wurde.

Die Forscher werden bald damit beginnen, mehr über die Massen, das Alter, die Geschichte und die Zusammensetzung von Galaxien zu erfahren, während Webb versucht, die ältesten Galaxien im Universum zu erforschen.

James-Webb-Teleskop

Das James-Webb-Teleskop wurde als „Zeitmaschine“ beschrieben, die helfen könnte, die Geheimnisse unseres Universums zu entschlüsseln.

Das Teleskop wird verwendet, um die ersten Galaxien zu betrachten, die vor mehr als 13,5 Milliarden Jahren im frühen Universum entstanden sind, und um die Quellen von Sternen, Exoplaneten und sogar die Monde und Planeten unseres Sonnensystems zu beobachten.

Das riesige Teleskop, das bereits mehr als 7 Milliarden US-Dollar (5 Milliarden Pfund) gekostet hat, ist der Nachfolger des umlaufenden Hubble-Weltraumteleskops.

Das James-Webb-Teleskop und die meisten seiner Instrumente haben eine Temperatur von etwa 40 K – etwa minus 387 Grad Fahrenheit (minus 233 Grad Celsius).

Es ist das größte und leistungsstärkste umlaufende Weltraumteleskop der Welt, das 100 bis 200 Millionen Jahre nach dem Urknall zurückblicken kann.

Das umlaufende Infrarot-Observatorium soll etwa 100-mal leistungsstärker sein als sein Vorgänger, das Hubble-Weltraumteleskop.

Die NASA betrachtet James Webb eher als Nachfolger von Hubble als als Ersatz, da die beiden für eine Weile Seite an Seite arbeiten werden.

Das Hubble-Teleskop wurde am 24. April 1990 mit der Raumfähre Discovery vom Kennedy Space Center in Florida gestartet.

Es umkreist die Erde mit etwa 17.000 Meilen pro Stunde (27.300 Kilometer pro Stunde) in einer niedrigen Erdumlaufbahn in einer Höhe von etwa 340 Meilen.