Das James Webb-Weltraumteleskop hat eine Galaxie entdeckt, die weniger als 300 Millionen Jahre nach dem Urknall bereits Sauerstoff enthielt. Die Beobachtungen wurden durch das ALMA-Observatorium in Chile bestätigt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass massereiche Sterne bereits in dieser frühen kosmischen Epoche entstanden, sich entwickelten und schwerere Elemente erzeugten.
Nachweis durch kombinierte Teleskopdaten
Die Galaxie mit der Bezeichnung JADES-GS-z14-0 wurde zunächst vom James Webb-Teleskop identifiziert. Spektroskopische Messungen ergaben eine Rotverschiebung von etwa 14, was das Objekt in die erste Hundertmillionen Jahre des Universums einordnet. Das Mid-Infrared Instrument des Teleskops detektierte zusätzlich eine erhöhte Strahlung bei längeren Wellenlängen, die auf ionisiertes Gas hindeutet.
ALMA konnte eine spezifische Sauerstoff-Emissionslinie bei 88 Mikrometern nachweisen, die durch die kosmische Expansion in den Millimeterbereich verschoben war. Zwei unabhängige Analyseteams ermittelten nahezu identische Rotverschiebungswerte zwischen 14.1793 und 14.1796. Die Präzision dieser Messungen übertrifft die vorherigen Webb-Daten deutlich.
Schnelle Sternentwicklung im jungen Universum
Die Existenz von Sauerstoff so kurz nach dem Urknall erfordert mehrere Generationen massereicher Sterne. Solche Sterne verbrauchen ihren Brennstoff innerhalb von Millionen Jahren und verteilen durch Supernova-Explosionen schwerere Elemente im interstellaren Medium. Modellrechnungen schätzen den Anteil schwerer Elemente in JADES-GS-z14-0 auf 5-20% der solaren Werte.
Die Beobachtungen zeigen, dass der Prozess der Elemententstehung und -verteilung bereits in der Frühphase der Galaxienbildung aktiv war. Zum Vergleich: Unser Sonnensystem entstand etwa 4,6 Milliarden Jahre vor der Gegenwart aus einer bereits mit schwereren Elementen angereicherten Gaswolke.
Die aktuellen Ergebnisse stellen neue Anforderungen an Modelle der Galaxienentstehung. Zukünftige spektroskopische Untersuchungen mit dem Webb-Teleskop sollen insbesondere das Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff genauer bestimmen, um die zugrundeliegenden Sternpopulationen besser zu charakterisieren.
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