De Webb-telescoop observeert verrassend massieve sterrenstelsels uit het vroege heelal

(CNN) Astronomen hebben de James Webb Space Telescope gebruikt om terug te kijken in de tijd naar de begindagen van het universum – en ze hebben iets onverwachts ontdekt.

Het ruimteobservatorium heeft zes enorme sterrenstelsels onthuld die bestonden tussen 500 miljoen en 700 miljoen jaar na de oerknal die het universum creëerde. De ontdekking zet bestaande theorieën over de oorsprong van sterrenstelsels volledig op zijn kop, volgens een nieuwe studie die woensdag in het tijdschrift Science is gepubliceerd. natuur.

“Deze objecten zijn veel massiever dan iemand had verwacht”, zei co-auteur Joel Lega, assistent-professor astronomie en astrofysica aan Penn State, in een verklaring. “We verwachtten op dit moment alleen jonge, jonge sterrenstelsels te vinden, maar we vonden volwassen sterrenstelsels zoals de onze in wat eerder werd gezien als de dageraad van het universum.”

De telescoop observeert het universum in infrarood licht, dat onzichtbaar is voor het menselijk oog, en kan zwak licht van oude sterren en sterrenstelsels detecteren. Door naar het verre heelal te kijken, kan het observatorium in wezen terugkijken tot ongeveer 13,5 miljard jaar geleden. (Wetenschappers hebben vastgesteld dat het universum ongeveer 13,7 miljard jaar oud is.)

“De onthulling dat de vorming van massieve sterrenstelsels zo vroeg in de geschiedenis van het universum begon, zet wat velen van ons dachten dat gevestigde wetenschap was, op zijn kop”, zei Lega. “We noemden deze wezens informeel de Universe Shatterer – en tot nu toe hebben ze hun naam eer aan gedaan.”

Sterrenstelsels zijn zo massief dat ze in tegenspraak zijn met 99% van de modellen die de vroege sterrenstelsels in het universum vertegenwoordigen, wat betekent dat wetenschappers opnieuw moeten nadenken over hoe sterrenstelsels ontstaan ​​en evolueren. De huidige theorie suggereert dat sterrenstelsels begonnen als kleine wolken van sterren en stof die in de loop van de tijd groeiden.

“We keken voor het eerst naar het zeer vroege universum en hadden geen idee wat we zouden vinden”, zei Lega. “Het blijkt dat we iets zo onverwachts hebben gevonden dat het eigenlijk problemen voor de wetenschap veroorzaakt. Het roept vraagtekens op bij het hele beeld van de vroege vorming van sterrenstelsels.”

Verkenning van vroege sterrenstelsels

Leja en collega’s begonnen samen met het analyseren van de gegevens van Webb De eerste hoge resolutie beelden van de telescoop, nadat ze in juli waren vrijgelaten. De sterrenstelsels verschenen als grote lichtpunten en het team was verrast om ze te zien – ze waren zo verrast dat ze dachten dat ze een fout hadden gemaakt bij het interpreteren van de gegevens.

“Toen we de gegevens kregen, begon iedereen er gewoon in te duiken en deze enorme dingen verschenen heel snel”, zei Lega. “We begonnen modellenwerk te doen en probeerden erachter te komen wat het was, omdat het zo groot en helder was. Mijn eerste gedachte was dat we een fout hadden gemaakt en dat we die zullen vinden en verder gaan met ons leven. Ik heb die fout niet gevonden, ondanks veel proberen.”

Een manier om te bepalen waarom sterrenstelsels zo snel groeien, zei Lega, is door een spectroscopisch beeld van de sterrenstelsels te maken, waarbij het licht in verschillende golflengten wordt gesplitst om de verschillende elementen te identificeren, evenals het bepalen van de ware afstand van de sterrenstelsels. De spectroscopiegegevens zullen een meer gedetailleerd beeld geven van de sterrenstelsels en hun indrukwekkende omvang.

“Het spectrum zal ons meteen vertellen of deze dingen echt zijn,” zei Lega. “Het zal ons laten zien hoe groot ze zijn, hoe ver ze zijn. Wat grappig is, is dat we al deze dingen hebben die we hopen te leren van James Webb en dit stond lang niet bovenaan de lijst. We hebben iets gevonden dat we nooit zouden hebben dacht erover om het universum te vragen – en het gebeurde veel sneller dan ik dacht. “Ik stel het me voor, maar hier gaan we.”

Het is ook mogelijk dat de sterrenstelsels die met de gegevens van Webb zijn geïdentificeerd, iets heel anders kunnen zijn.

“Dit is de eerste glimp tot nu toe, dus het is belangrijk dat we ons openstellen voor wat we zien”, zei Lega. “Hoewel de gegevens suggereren dat het potentiële sterrenstelsels zijn, denk ik dat er een zeer reële mogelijkheid is dat sommige van deze objecten veranderen in superzware zwarte gaten. Hoe dan ook, de hoeveelheid massa die we hebben gedetecteerd, betekent dat de bekende massa in sterren in deze periode van ons universum is tot 100 keer groter.” keer dan we eerder dachten. Zelfs als we het monster in tweeën snijden, is het nog steeds een verbazingwekkende verandering.”