NASA-Astronomen blickten in die Vergangenheit, zu Beginn des Universums, nur 650 Millionen Jahre nach dem Urknall, und sahen, wie sieben interagierende Galaxien einen Protocluster bildeten.
Derzeit ist dieser Protocluster der am weitesten entfernte Galaxienhaufen, dessen Existenz von Wissenschaftlern bestätigt wurde. Simulationen zeigen, dass das System zu einem der größten und ältesten bekannten Galaxienhaufen im Universum heranwachsen wird, mehr als 100-mal massereicher als unsere eigene Milchstraße.
Ein Artikel, der die Ergebnisse der Studie beschreibt, wurde in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Der Hauptautor ist Takahiro Morishita, wissenschaftlicher Mitarbeiter am IPAC Astronomy Center am California Institute of Technology.
Sieben Galaxien wurden erstmals mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA entdeckt. Obwohl jedoch alle Galaxien entlang derselben Sichtlinie beobachtet wurden, war Hubble nicht empfindlich genug, um genau zu bestimmen, wie weit die Galaxien voneinander entfernt waren.
Mit dem James Webb Space Telescope (JWST) der NASA konnte das Team die Entfernung von der Erde zu jeder der sieben Galaxien präzise messen, indem es eine Eigenschaft namens Rotverschiebung maß. Die Rotverschiebung ist ein Maß dafür, wie weit Galaxien von der Erde entfernt sind – je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto größer ist ihre Rotverschiebung.
Aufgrund der Ausdehnung unseres Universums verschiebt sich das Licht von Galaxien mit zunehmender Entfernung zu längeren, "röteren" Wellenlängen, genau wie die Schallwellen einer Krankenwagensirene, die an Ihnen vorbeifährt, zu längeren, niedrigeren Frequenzen wechseln, wenn sich der Krankenwagen von Ihnen entfernt.
Um die Rotverschiebung einer Galaxie zu untersuchen, zeichnen Astronomen ihre Spektren auf – den Regenbogen der von der Galaxie emittierten Wellenlängen – und suchen nach bekannten Signaturen von Molekülen wie Wasserstoff und Helium. Diese Wellenlängen werden sich mit zunehmender Entfernung verschieben oder röten.
Überraschenderweise hat jede Galaxie die gleiche Rotverschiebung von 7,88, was bedeutet, dass sie 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind (als Referenz, ein Lichtjahr, die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, beträgt 9,4 Billionen km), was darauf hinweist, dass sie alle zusammengedrängt sind. Das System im Sternbild Sculptor ist derzeit der am weitesten entfernte spektroskopisch bestätigte Protocluster.
Da das Licht dieser Galaxien seit Milliarden von Jahren zu Teleskopen wandert, sehen Astronomen sie so, wie sie vor sehr langer Zeit existierten, nur Hunderte von Millionen Jahren nach der Geburt unseres Universums. Angesichts ihrer damaligen Größe gehören sie möglicherweise zu den frühesten Galaxien, die jemals entstanden sind. Obwohl wir den Cluster nicht so sehen können, wie er heute existiert, deuten numerische Simulationen darauf hin, dass er jetzt einer der größten Cluster im Universum sein könnte.
Wissenschaftler sagen, dass Cluster dieser Art sehr selten und schwer zu erkennen sind. „Es ist unwahrscheinlich, dass wir bei JWST noch ein solches Spezialsystem finden werden“, sagt Morishita. „Angesichts der Tatsache, dass JWST relativ kleine Bereiche des Himmels sieht, brauchen wir ein Teleskop, das das Gesamtbild sehen kann.“
In den nächsten zehn Jahren werden ähnliche Entdeckungen durch das Rome Nancy Grace Space Telescope ermöglicht, ein zukünftiges NASA-Observatorium, das voraussichtlich Anfang 2027 starten wird. Seine Fähigkeit, große Gebiete zu vermessen, wird mehr als 100-mal größer sein als die von JWST und es einfacher machen, Galaxienhaufen im frühen Universum zu identifizieren, wie den in dieser Studie gefundenen.
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