Ein internationales Team von Wissenschaftlernhat gerade entdeckt die bisher am weitesten entfernte Galaxie. Genannt HD1, der Galaxienkandidat ist etwa 13,5 Milliarden Lichtjahre entfernt und wurde am Donnerstag in beschrieben Astrophysikalische Zeitschrift.
Das ist an und für sich interessant, aber es wird noch besser; es könnte die Heimat von „Population III“-Sternen sein. Es wird angenommen, dass diese die erste Art von Sternen sind, die jemals geboren wurden, die möglicherweise bis jetzt noch nie beobachtet wurden. Eine andere Ansichtist, dass die Galaxie auch die Heimat eines supermassiven Schwarzen Lochs sein könnte, das ungefähr 100 Mal so groß ist wie unsere Sonne.
„Die Beantwortung von Fragen zur Art einer so weit entfernten Quelle kann eine Herausforderung sein“, sagte Fabio Pacucci, Hauptautor des MNRAS Studie, Co-Autor des Entdeckungspapiers und Astronom am Center for Astrophysics.
„Es ist, als würde man die Nationalität eines Schiffes anhand der Flagge erraten, die es führt, während man sich weit entfernt an Land befindet und das Schiff mitten in einem Sturm und dichtem Nebel steht. Man kann vielleicht einige Farben und Formen der Flagge sehen, aber nichtEs ist letztlich ein langes Spiel der Analyse und des Ausschlusses unplausibler Szenarien“, fügte er hinzu.
Die neu entdeckte Galaxie ist im ultravioletten Teil des elektromagnetischen Spektrums sehr hell. Das ist seltsam, könnte aber dadurch erklärt werden, dass „einige energetische Prozesse dort stattfinden oder, noch besser, vor einigen Milliarden Jahren stattgefunden haben“, sagt Pacucci.
Als es zum ersten Mal entdeckt wurde, glaubte das Forschungsteam, HD1 sei nur eine weitere Standard-Starburst-Galaxie – eine Galaxie, die mit hoher Geschwindigkeit Sterne erzeugt. Nachdem sie jedoch versucht hatten, die Anzahl der Sterne zu berechnen, die die Galaxie enthielt, stellten sie fest, dass dies der Fall warmit „einer unglaublichen Geschwindigkeit“ geboren werden, mehr als 100 Sterne jedes Jahr. „Das ist mindestens zehnmal höher als das, was wir für diese Galaxien erwarten“, erklärte Pacucci.
Damals begann das Team zu vermuten, dass HD1 möglicherweise keine normalen, alltäglichen Sterne bildet.
„Die allererste Population von Sternen, die sich im Universum bildete, war massereicher, leuchtender und heißer als moderne Sterne“, sagt Pacucci. „Wenn wir davon ausgehen, dass die in HD1 produzierten Sterne diese ersten oder Population III-Sterne sind,dann könnten seine Eigenschaften leichter erklärt werden. Tatsächlich sind Sterne der Population III in der Lage, mehr UV-Licht zu erzeugen als normale Sterne, was die extreme ultraviolette Leuchtkraft von HD1 verdeutlichen könnte.“
Hier haben einige Mitglieder postuliert, dass die Antwort ein sein könnte supermassereiches Schwarzes Loch stattdessen. Während sich das Schwarze Loch durch die Masse der Galaxie frisst, können hochenergetische Photonen von der Region um das Schwarze Loch emittiert werden.
Wenn das stimmt, wäre es das früheste supermassereiche Schwarze Loch, das unsere Spezies bisher entdeckt hat. Das Schwarze Loch wäre auch ein sehr frühes in der Nähe des Zeit des „Urknalls“ im Vergleich zum aktuellen Rekordhalter.
„HD1 würde ein riesiges Baby im Kreißsaal des frühen Universums darstellen“, sagt Avi Loeb ein Astronom am Zentrum für Astrophysik und Mitautor des MNRAS Studie. „Es bricht die höchste Quasar-Rotverschiebung aller Zeiten fast um den Faktor zwei, eine bemerkenswerte Leistung“, fügte er hinzu.
Die Entdeckung erforderte viel Durchforsten von Daten
Die neue Galaxie wurde nach mehr als 1.200 Stunden Beobachtungszeit mit dem Subaru-Teleskop, dem VISTA-Teleskop, dem britischen Infrarotteleskop und dem Spitzer-Weltraumteleskop freigelegt.
„Es war sehr harte Arbeit, HD1 unter mehr als 700.000 Objekten zu finden“, sagt Yuichi Harikane, ein Astronom an der Universität Tokio, der die Galaxie entdeckt hat. „Die rote Farbe von HD1 entsprach den erwarteten Eigenschaften einer Galaxie mit 13,5 Milliarden Licht-Jahren überraschend gut entfernt, was mir [ein paar] Gänsehaut verursachte, als ich es fand “, fügten sie hinzu.
Aber das war noch nicht alles. Das internationale Team musste Folgebeobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ALMA durchführen, um die Entfernung zu bestätigen – die 100 Millionen Lichtjahre beträgtweiter als GN-z11, der aktuelle Rekordhalter für die am weitesten entfernte Galaxie.
Weitere Daten müssen auch mit dem James-Webb-Weltraumteleskop gewonnen werden, dem Forschungsteam, um seine Entfernung von der Erde zu überprüfen. Aber wenn sich die aktuellen Berechnungen als richtig erweisen, wird HD1 die am weitesten entfernte und älteste jemals aufgezeichnete Galaxie sein.
Diese Daten werden auch dabei helfen zu klären, ob die Galaxie sehr alte Sterne oder auch ein supermassereiches Schwarzes Loch enthält.
„Ein paar hundert Millionen Jahre nach dem Urknall muss ein Schwarzes Loch in HD1 mit beispielloser Geschwindigkeit aus einem massiven Samen gewachsen sein“, sagt Loeb. „Wieder einmal scheint die Natur phantasievoller zu sein als wir.“
Studienzusammenfassung:
Wir präsentieren zwei helle Galaxienkandidaten bei z~12-13, die in unserer H-Dropout-Lyman-Break-Auswahl mit 2,3 deg2 Nahinfrarot-Tiefenbilddaten identifiziert wurden. Diese Galaxienkandidaten, die nach sorgfältigem Screening von Eindringlingen im Vordergrund ausgewählt wurden, zeigen spektrale Energieverteilungeneine scharfe Diskontinuität um 1,7 um, ein flaches Kontinuum bei 2-5 um und Nicht-Nachweis bei <1,2 um in den verfügbaren photometrischen Datensätzen, die alle mit z>12 Galaxien übereinstimmen.Ein ALMA-Programm, das auf einen der Kandidaten abzielt, zeigteine vorläufige 4-sigma-[OIII]88um-Linie bei z = 13,27, in Übereinstimmung mit ihrer photometrischen Rotverschiebungsschätzung.Die Anzahldichte der z~12-13-Kandidaten ist vergleichbar mit der von hellen z~10-Galaxien und stimmt mit einer kürzlich vorgeschlagenen Galaxie übereindoppelte Potenzgesetz-Leuchtkraftfunktion anstelle der Schechter-Funktion, was auf eine geringe Entwicklung der Häufigkeit heller Galaxien von z~4 bis 13 hinweist. Vergleiche mit theoretischen Modellen zeigen, dass die Modelle das helle Ende von Rest-f nicht reproduzieren könnenrame ultraviolette Leuchtkraft funktioniert bei z~10-13.In Kombination mit neueren Studien, die von ähnlich hellen Galaxien bei z~9-11 und reifen Sternpopulationen bei z~6-9 berichten, weisen unsere Ergebnisse auf die Existenz einer Reihe von sternbildenden Galaxien bei z>10 hin, die mit dem bevorstehenden Weltraum entdeckt werdenMissionen wie das James Webb Space Telescope, das Nancy Grace Roman Space Telescope und GREX-PLUS.