Das Aufregendste in der Wissenschaft ist, wenn wir erkennen, dass wir uns geirrt haben

Der Weltraum ist gerade so heiß. Die unbemannte Artemis-I-Mission ist auf dem Weg in die Mondumlaufbahn, die erste einer Reihe von Missionen, die bis Ende des Jahrzehnts Menschen zum Mond zurückbringen sollen. Platz betreten Die Internationale Raumstation landete diese Woche und wurde live übertragen. Wir zerschmettern Asteroiden, um zu beweisen, dass wir es können. Und unser neuer Freund, das James-Webb-Weltraumteleskop, macht nur seine Arbeit, indem es unser gesamtes Verständnis der Funktionsweise des Universums stillschweigend umgestaltet.

JWST driftet Millionen von Kilometern von der Erde weg und sendet Bilder zurück, die Hubble wie echten Schrott aussehen lassen. Verständlicherweise sind die Webb-Fotos, die Schlagzeilen machen, die überwältigenden – diejenigen, die besonders schön oder spektakulär und ehrfurchtgebietend sind. Das Web beherbergt immer noch viele von ihnen. Aber diese künstlerischeren Bilder sind gewissermaßen das Teleskop, das seine PR betreibt, um seine Existenz gegenüber der breiten Öffentlichkeit zu rechtfertigen. Echte Wissenschaft findet in der Analyse von weniger sexy Daten statt: Dinge, die nicht einmal im sichtbaren Spektrum liegen, oder in der sorgfältigen Analyse von relativ langweiligen Fotos. Die großen Neuigkeiten von gestern kamen von diesen täglichen Bildern.

Wissenschaft: NASA, ESA, CSA, Tommaso Treu (UCLA); Bildbearbeitung: Zolt G. Levay (STScI)

Mir ist klar, dass ich riskiere, das zu untertreiben, also: Na sicher Diese Bilder sind beeindruckend, auch wenn sie keine Säulen der Schöpfung sind. Und was sie zeigen – nämlich das, was in Abbildung 2 unten in der Mitte vergrößert ist – ist ein verblüffender Superlativ. Es handelt sich um eine GLASS-z12-Galaxie, von der angenommen wird, dass sie 13,45 Milliarden Jahre alt ist oder nur 350 Millionen Jahre nach der Entstehung des Universums im Urknall. Es ist das am weitesten entfernte Sternenlicht, das wir je gesehen haben.

Aber es ist nicht die Existenz der Galaxie, die Wissenschaftler so begeistert – wir wussten schon damals, dass es Galaxien geben würde, und wir wussten, dass die hervorragende Bildgebung von JWST sie enthüllen würde. Was unerwartet war, war, wie leicht es zu finden war.

„Basierend auf all den Vorhersagen haben wir entschieden, dass wir ein viel größeres Volumen des Weltraums durchsuchen müssen, um solche Galaxien zu finden“, sagte Marco Castellano vom Nationalen Institut für Astrophysik in Rom, der eine der beiden am Donnerstag veröffentlichten wissenschaftlichen Arbeiten leitete Die Briefe des astrophysikalischen Journals. Wissenschaftler hatten ein Modell, basierend auf dem aktuellen Verständnis, wie viele dieser hellen, vollständig geformten Galaxien in den frühesten Tagen des Universums dort gewesen sein würden. Dieses Modell sagt voraus, dass ein etwa zehnmal größerer Himmelsausschnitt als der von Webb abgebildete erforderlich wäre, um sie zu finden. Stattdessen studierte Webb schnell zwei solche Galaxien, die Wissenschaftler nur wenige Tage nach Veröffentlichung der Studiendaten entdeckten.

Das bedeutet, dass dass unsere Modelle falsch sind und dass sich helle, dicht besiedelte Galaxien möglicherweise schneller und häufiger nach dem Ende des stellaren Dunkelzeitalters gebildet haben – etwa 100 Millionen Jahre nach dem Urknall, als die Bedingungen im frühen Universum endlich den Beginn der Schwerkraft ermöglichten Sterne bauen – als wir uns jemals vorgestellt haben.

Wir lagen falsch! Das ist so cool! Zu lernen, dass wir falsch lagen, ist buchstäblich das, worum es in der Wissenschaft geht! Das Wissen, dass unsere Modelle und Vorhersagen ungenau sind, ermöglicht es uns, neue zu machen, um Beobachtungen besser zu erklären, und bringt uns dem Recht näher und näher. Die Wissenschaft ist iterativ, und diese kleinen Entdeckungen, nicht die großen, auffälligen Bilder, sind, wie JWST uns helfen wird, die frühe Geschichte unseres Universums zu schreiben und neu zu schreiben.

„Bei diesen Beobachtungen explodiert einem einfach der Kopf“, sagt Paola Santini, Co-Autorin von Castellano et al. Papier. „Dies ist ein ganz neues Kapitel in der Astronomie. Es ist wie eine archäologische Ausgrabung und plötzlich findet man eine verlorene Stadt oder etwas, von dem man nicht wusste, dass es existiert. Es ist einfach überwältigend.”

Diese beiden neuen, jungen Galaxien liefern bereits einige faszinierende Beobachtungen. Sie sind es nämlich viel heller, als wir erwartet hatten, und heller als alles andere, was wir näher an der Erde haben. „Ihre extreme Helligkeit ist ein echtes Rätsel“, sagte Pascal Ochs, Co-Autor des heute veröffentlichten zweiten Artikels. Aber es gibt eine attraktive Möglichkeit. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass Sterne im sehr frühen Universum nur aus Wasserstoff und Helium bestanden hätten, einfach weil sie noch keine Zeit hatten, schwerere Elemente durch Kernfusion zu produzieren. Diese sogenannten Population-III-Sterne wären unglaublich heiß und unglaublich hell, und obwohl sie seit langem theoretisiert werden, wurden sie nie beobachtet. Vielleicht bis jetzt.

Das ist in jeder Hinsicht heißer Scheiß. Danke Webb.

Leave a Comment