Eine internationale Gruppe von Astronomen, insbesondere Mitarbeitern des Zentrums für Astrophysik Die Harvard und Smithsonian Institution haben das am weitesten entfernte astronomische Objekt entdeckt: eine Galaxie. Die Kandidatengalaxie namens HD1 ist etwa 13,5 Milliarden Lichtjahre entfernt und wurde heute im Astrophysical Journal beschrieben. In einem Begleitpapier, das in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde, begannen Wissenschaftler zu spekulieren, welche Galaxie das ist?
Das Team bietet zwei Ideen an: HD1 könnte mit erstaunlicher Geschwindigkeit Sterne bilden und könnte sogar Sterne der Population III beherbergen – die frühesten Sterne im Universum, die bisher noch nie beobachtet wurden. Alternativ könnte HD1 ein supermassereiches Schwarzes Loch enthalten, das etwa 100 Millionen Mal die Masse unserer Sonne hat.
„Es kann schwierig sein, Fragen über die Natur einer so weit entfernten Quelle zu beantworten“, sagt Fabio Pacucci, Hauptautor der MNRAS-Studie, Mitautor des ApJ-Entdeckungspapiers und Astronom am Center for Astrophysics. „Es ist, als würde man die Nationalität eines Schiffes anhand der Flagge erraten, die weit von der Küste entfernt ist, wenn sich das Schiff mitten in einem Sturm und in dichtem Nebel befindet. Möglicherweise können Sie einige der Farben und Formen der Flagge sehen, jedoch nicht vollständig. … Am Ende des Tages ist es ein langes Spiel der Analyse und des Ausschlusses unwahrscheinlicher Szenarien.“
HD1 ist im UV-Licht sehr hell. Um dies zu erklären, sagt Pacucci, dass "dort einige energetische Prozesse ablaufen, oder besser noch, sie liefen vor ein paar Milliarden Jahren ab."
Anfänglich gingen die Forscher davon aus, dass HD1 eine Standard-Sternenbildungs-Burst-Galaxie sei, die Sterne mit hoher Rate produziert. Aber als sie zählten, wie viele Sterne HD1 produzierte, kamen sie auf eine unglaubliche Rate – HD1 würde jedes Jahr mehr als 100 Sterne bilden: „Das ist mindestens 10 Mal mehr, als wir in dieser Galaxie erwarten.“
Zu diesem Zeitpunkt begann das Team zu vermuten, dass HD1 keine normalen gewöhnlichen Sterne bilden könnte.
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„Die früheste Sternenpopulation im Universum war massereicher, heller und heißer als die heutigen Sterne“, sagt Pacucci. Wenn wir davon ausgehen, dass die in HD1 gebildeten Sterne die ersten oder Sterne der Population III sind, dann könnten ihre Eigenschaften leichter erklärt werden. Tatsächlich sind Sterne der Population III in der Lage, mehr UV-Licht zu produzieren als normale Sterne, was die extremen UV-Helligkeitsbedingungen von HD1 erklären könnte."
Ein supermassereiches Schwarzes Loch könnte jedoch auch die außergewöhnliche Helligkeit von HD1 erklären. Da es eine große Menge Gas absorbiert, kann die Region um ein Schwarzes Loch hochenergetische Photonen emittieren. Wenn ja, wäre es das früheste der Menschheit bekannte supermassereiche Schwarze Loch, das zeitlich viel näher am Urknall beobachtet wurde als der aktuelle Rekordhalter.
HD1 wurde nach mehr als 1200 Beobachtungsstunden mit dem Subaru, VISTA, UK Infrared Telescope und dem Spitzer Space Telescope entdeckt. Das Team führte dann Folgebeobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) durch, um die Entfernung zu bestätigen, die 100 Millionen Lichtjahre über der von GN-z11 liegt, dem aktuellen Rekordhalter für die entfernteste Galaxie.
Mit dem James-Webb-Weltraumteleskop wird das Forschungsteam HD1 in Kürze erneut beobachten, um seine Entfernung von der Erde zu überprüfen. Wenn sich aktuelle Berechnungen als richtig erweisen, wäre HD1 die am weitesten entfernte und älteste jemals aufgezeichnete Galaxie.
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