Die Entdeckung einer primitiven Galaxie vor 13,3 Milliarden Jahren, der am weitesten entfernten Galaxie, die jemals beobachtet wurde

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Nach dem Urknall tauchten die ersten allmählich auf Galaxien. Aufgrund der Expansion des Universums sind diese Galaxien weg von uns. Ein internationales Team von Astronomen hat in a Anzeichen einer Rotation entdeckt Galaxis 500 Millionen Jahre nach dem Urknall, der am weitesten entfernten Galaxie, die je beobachtet wurde – mit dem Atacama Large Millimeter/Millimeter Array (ALMA). Dieses Ergebnis weist darauf hin, dass die Galaxie gerade erst zu rotieren beginnt, was den Wissenschaftlern helfen wird, den Entstehungs- und Entwicklungsprozess von Galaxien im frühen Universum besser zu verstehen.

Die Expansion des Universums nach die große Explosion Sie bewirkten, dass sich die Galaxien voneinander entfernten, was zu einer Rotverschiebung ihrer Emissionen führte (Verschiebung zu längeren Wellenlängen). Durch die Untersuchung dieser Übergänge ist es möglich, die „Bewegung“ innerhalb von Galaxien sowie darüber hinaus zu beschreiben.

Mit der Weiterentwicklung der Technologie für Teleskope, die sie leistungsfähiger machten, konnten Astronomen immer weiter entfernte Galaxien entdecken. Am bemerkenswertesten ist sicherlich die Inbetriebnahme des weltweit größten und leistungsstärksten Weltraumteleskops, James Webb. Es konnte auch versorgt werdentiefstes Bild Aus dem Universum überhaupt gewonnen, enthüllt Galaxien, die mehr als 13 Milliarden Jahre alt sind – der Urknall ereignete sich vor etwa 13,8 Milliarden Jahren.

In einer neuen Studie haben Astronomen der Waseda University dank des bodengestützten Teleskops Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) die mögliche Rotation einer fernen Galaxie aufgedeckt, die 13,3 Millionen Jahre oder 500 Millionen Jahre nach dem Urknall zurückreicht . Ihre Arbeit wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.

Millimeter Bild

Es liegt auf dem Hochplateau von Chajnantor in den chilenischen Anden. Alma Es ist ein modernes Teleskop, das der Untersuchung der Strahlung der kältesten Objekte im Universum gewidmet ist. Es besteht aus 66 hochpräzisen Antennen, die mehrere Kilometer voneinander entfernt sind (bis zu 16 km). Die beobachtete Strahlung wird „Millimeter/Submillimeter“ genannt, weil sie eine Wellenlänge von Millimetern oder weniger hat, die zwischen Infrarot- und Radiowellen liegt.

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Bei diesen Wellenlängen wird Strahlung von riesigen interstellaren kalten Wolken mit Temperaturen von einigen zehn Grad über dem absoluten Nullpunkt, aber auch von den ersten Galaxien emittiert. Astronomen messen diese Strahlung, um die chemischen und physikalischen Bedingungen in Molekülwolken zu untersuchen, den dichten Regionen aus Gas und Staub, in denen Sterne geboren werden. Diese Bereiche sind im sichtbaren Licht dunkel und undurchsichtig, aber im Millimeter- und Submillimeterbereich des elektromagnetischen Spektrums transparent.

Daher eignet sich ALMA besonders zur Beobachtung von Rotverschiebungen in galaktischen Emissionen. Kürzlich beobachtete ein Team internationaler Forscher eine Rotverschiebungsemission einer fernen Galaxie, MACS1149-JD1. Zum Team gehörten Professor Akio Inoue und Doktorand Tsuyoshi Tokuoka von der Waseda University (Japan), Dr. Takuya Hashimoto von der University of Tsukuba (Japan), Professor Richard S. Ellis vom University College London und Dr. Nicolas Laporte, ein Forscher an der University of Cambridge (Großbritannien).

Ellis sagt rein Kommunikation : “ Weit davon entfernt, nach einer hohen Rotverschiebung, also sehr weit entfernten Galaxien, zu suchen, liefert die Untersuchung ihrer inneren Bewegung von Gas und Sternen den Anstoß zum Verständnis des Prozesses der Galaxienbildung in der Galaxie. Ältestes mögliches Universum „.

Durch eine Reihe von Beobachtungen über einen Zeitraum von zwei Monaten, zwischen Oktober 2018 und Dezember 2018, für fast 10 Beobachtungsstunden, gelang es den Astronomen, kleine Unterschiede in der „Rotverschiebung“ von einem Ort zum anderen innerhalb derselben Galaxie zu messen. Mit anderen Worten, die Galaxie dreht sich, sie dreht sich.

Die von ALMA (links) beobachtete Funkübertragungsverteilung des MACS1149-JD1 im Vergleich zum Modell (rechts). Die rote Farbe zeigt, dass sich die Galaxie von uns entfernt, und die blaue Farbe, dass sie näher kommt, was auf eine Rotation hinweist. © Tokuako et al. , 2022 (modifiziert von Laurie Henry für Trust My Science)

Dann modellierten sie die Galaxie als sich drehende Scheibe und wiederholten die Beobachtungen. Die berechnete Rotationsgeschwindigkeit betrug etwa 50 Kilometer pro Sekunde (die Geschwindigkeit der Scheibe der Milchstraße beträgt 220 Kilometer pro Sekunde). Das Team hat auch den Durchmesser des MACS1149-JD1 mit nur 3000 gemessen Lichtjahre. Sie ist also viel kleiner als die Milchstraße, die einen Durchmesser von 100.000 Lichtjahren hat. Diese Galaxie wird also erst am Anfang ihrer Rotation stehen.

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infografik zur galaxienrotation
Eine Infografik, die die Forschung zusammenfasst, die an der Galaxie MACS1149-JD1 durchgeführt wurde. © Tokuako et al. , 2022

Verfolgen Sie die Geschichte des Universums

Den Autoren zufolge liegt der Ursprung der Rotation von Galaxien in ihrem Entstehungsprozess. Es ist daher notwendig, die ersten Galaxien zu finden, um die Geschichte des Universums zu rekonstruieren.

Sie sollten wissen, dass die Entstehung von Galaxien mit der Ansammlung von Gas beginnt und sich mit der Entstehung von Sternen aus diesem Gas fortsetzt. Mit der Zeit schreitet die Sternentstehung vom Zentrum nach außen fort, eine galaktische Scheibe wächst, und die Galaxie nimmt eine bestimmte Zusammensetzung an. Während sich Sterne weiter bilden, bilden sich neue Sterne in der rotierenden Scheibe, während ältere Sterne im zentralen Teil verbleiben. Durch die Untersuchung des Alters und der Bewegung von Sternen und Gasen in der Galaxie ist es möglich, zu bestimmen, welches Entwicklungsstadium letztere erreicht haben.

Rotation der Urgalaxie
Künstlerische Darstellung der Galaxie MACS1149-JD1. © Waseda-Universität

Dank der Modellierung konnten die Autoren bestimmen, aus welchen Sternen die Galaxie besteht. Tatsächlich entspricht die aus der Rotationsgeschwindigkeit der Galaxie geschätzte Masse der Sternmasse, die sich aus der spektralen Signatur der Galaxie ergibt. Den Autoren zufolge stammt es vor allem von vielen reifen Sternen, die etwa 300 Millionen Jahre alt sind, also vor mehr als 13,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Dr. Takuya Hashimoto, Co-Autor der Studie, weist darauf hin: Dies zeigt, dass sich die Sternhaufen von JD1 viel früher als das kosmische Zeitalter gebildet haben. „.

Die Autoren kamen zu dem Schluss: Drehzahl [de cette galaxie] viel schwächer als diejenigen, die in Galaxien späterer Zeitalter und in unserer eigenen gemessen wurden, wahrscheinlich in einem frühen Stadium der Entwicklung der Rotationsbewegung „.

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Mit dem James-Webb-Weltraumteleskop, das uns einen Einblick in seine außergewöhnlichen Fähigkeiten gegeben hat, planen Astronomen, Modelle der Galaxienentstehung zu überprüfen und möglicherweise zu aktualisieren.

Quelle : Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe

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