Lange galt in der Astronomie als gesichert, dass Galaxien in der Frühzeit des Universums neue Sterne bilden. In den Daten des Weltraumteleskops James Webb (JWST) fanden Forscher jedoch eine Galaxie, die schon recht früh damit aufgehört hat.
Bereits 700 Millionen Jahre nach dem Urknall bildete diese Galaxie keine Sterne mehr. In dieser Zeit stehe eine Galaxie "normalerweise in voller Blüte", heißt es in einer Mitteilung der Universität Genf. Das deute darauf hin, dass das Ende der Sternentstehung früher eintrete als erwartet und als von den Modellen vorhergesagt. Die Studie, die in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal erschienen ist, wurde an der Genfer Universität geleitet.
Galaxien ziehen Gas an und wachsen
Im frühen Universum zieht eine Galaxie Gas aus ihrer Umgebung an, aus dem dann neue Sterne gebildet werden. Dadurch wächst die Galaxie und zieht noch mehr Gas an, was zu einer beschleunigten Bildung weiterer Sterne führt und damit zu einem weiteren Wachstum der Galaxie.
Allerdings endet die Sternenbildung irgendwann. Grund ist ein Prozess, den die Astronomen Quenching nennen. Diese Galaxien werden dann als quenched, ruhend oder "rot und tote" bezeichnet. Sie erscheinen rot, weil es in ihnen keine jungen, hellen, blauen Sterne mehr gibt, sondern nur noch ältere, kleinere, rote Sterne. Die Ursache des Quenching ist noch nicht bekannt.
Mit dem JWST wurde mit RUBIES-UDS-QG-z7 die am weitesten entfernte, also älteste, massereiche ruhende Galaxie (massive quiescent galaxy, MQG) entdeckt. Sie weist eine spektroskopische Rotverschiebung von 7,29 auf, was etwa 700 Millionen Jahre nach dem Urknall entspricht. Normalerweise dauert es sehr lange, bis sich eine MQG bildet, weil sie erst eine große Anzahl von Sternen bilden muss, bevor die Sternentstehung endet.
Die Sternenbildung endete abrupt
Die Galaxie ist mit einer Größe von rund 650 Lichtjahren relativ klein. Sie hat in den ersten 600 Millionen Jahren nach dem Urknall eine Sternmasse von mehr als 10 Milliarden Sonnenmassen gebildet. Dann stellte sie die Sternentstehung abrupt ein und wurde zu einer ruhenden Galaxie.
Fortschritte in der Spektroskopie im nahen Infrarotbereich ermöglichen es Astronomen, immer weiter zurück in die Geschichte des Universums zu schauen und immer ältere MQGs zu entdecken. Das JWST hatte bislang welche bis in einer Zeit etwa 1,2 Milliarden Jahre nach dem Urknall entdeckt. In astronomischem Maßstab ist das relativ kurz nach dem Urknall – das Universum ist rund 13,8 Milliarden Jahre alt. Nun wurde die noch deutlich ältere entdeckt.
JWST hat bereits mehrere MQG aus dieser Zeit gefunden. "Die Entdeckung dieser Galaxie mit dem Namen RUBIES-UDS-QG-z7 impliziert, dass massereiche ruhende Galaxien in der ersten Milliarde Jahre des Universums mehr als 100 Mal häufiger vorkommen, als es die aktuellen Modelle vorhersagen", sagt Andrea Weibel, Erstautorin der Studie. Möglicherweise müssten die theoretischen Modelle, die eine längere Entstehungszeit für solche Systeme vorhersagen, überprüft werden.
(wpl)
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