Milliarden Jahre bevor große und kleine Lebewesen auf diesem Planeten auftauchten, wanderten die molekularen Bausteine des Lebens durch das Universum.
Diese komplexen Kohlenstoffmoleküle aus der Antike werden nun für hochempfindliche Instrumente an Bord des James Webb Space Telescope (JWST) sichtbar. Und wenn sich dieser kosmische Staub wie in einem neuen offenbart Stady Veröffentlicht am Mittwoch in der Zeitschrift NaturWissenschaftler sehen Symptome dessen, was vor sich ging, als sich das Universum zu dem entwickelte, wie es heute aussieht. Und als zusätzlicher Bonus offenbart der kosmische Staub eine Trennlinie zwischen der modernen Erde und der kosmischen Morgendämmerung.
Wie so oft wirft die Wissenschaft manchmal mehr Fragen auf, als sie beantwortet. Die neue Forschung wird von einem Kosmologen geleitet Joris Wittstockfanden Hinweise auf komplexe Kohlenstoffmoleküle aus einer Zeit, als das Universum nur 5 Prozent seines heutigen Alters hatte, etwa 700 Millionen Jahre nach dem Urknall. Diese Entdeckung könnte das wissenschaftliche Bild darüber vertiefen, wo diese wichtigen Moleküle erstmals gebildet wurden. Aber gleichzeitig wirft es die Frage auf, wie schnell und wie oft das Universum die Sterne erzeugte, die in den frühen Galaxien lebten.
In den alten Staub blicken
Zwischen dem 21. und 25. Oktober 2022 beobachtete das JWST 253 Quellen mit zwei seiner Instrumente, die das gesammelte Licht aus großen Entfernungen trennen sollen. Anschließend untersuchten die Forscher die Daten, um die chemische Zusammensetzung dieser entfernten Quelle einzugrenzen. Der Studie zufolge erhielt jedes Objekt Belichtungszeiten zwischen 9,3 und 28 Stunden.
In diesem Licht aus dem frühen Universum fanden die Forscher eine Abschwächung des ultravioletten Lichts. Dieses Merkmal in den Daten ist mit dem Vorhandensein komplexer Staubkörner auf Kohlenstoffbasis verbunden.
Laut einem JWST-Wissenschaftler und Mitautor des Artikels sind diese Staubpartikel kleiner als der tägliche Staub, mit dem wir in unserem täglichen Leben zu tun haben. Irene Shifai. Diese uralten Körner sind jedoch komplex genug, um darauf hinzuweisen, dass sich Sterne in früheren Zeiträumen bewegten, als die Modelle vermuten lassen.
Das Team führte diese Arbeit im Rahmen einer Zusammenarbeit namens JADES durch, kurz für JWST Advanced Deep Extragalactic Survey, einer Initiative, die laut Witstock „wirklich auf extragalaktische Wissenschaft abzielt“.
Offenbarungen und Fragen
Es sei eine große Überraschung gewesen, diesen Staub so weit außerhalb der Zeit zu sehen, sagt Shafaei umgekehrt Per Email.
Dieser kosmische Staub wurde erst 700 Millionen Jahre nach dem Urknall gefunden. Zum Vergleich: Das Universum ist etwa 13,7 Milliarden Jahre alt. Der Staub, der die ultraviolette „Beule“ in den JWST-Daten erzeugte, kündigt eine Ära an, die als kosmische Morgendämmerung oder Zeitalter der Reionisierung bezeichnet wird. als National Science Foundation Beschreiben Dann werden die Sterne zum ersten Mal „angeschaltet“.
Astronomen erwarten, im frühen Universum Staub und Elemente zu finden, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind. Aber ultraviolette Daten deuten darauf hin, dass diese komplexen Staubkörner überraschend häufig vorkamen und früher als erwartet auftraten. Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Kohlenstoffkörner über kurze Zeiträume gebildet werden.
„Ich denke, das ist etwas ganz Besonderes“, sagt Wittstock, „dass wir wirklich in der Lage sind, den Ursprüngen eines der wichtigsten Bausteine oder der Materialien nachzugehen, aus denen letztendlich die Sterne und beispielsweise auch die Planeten in unserem Sonnensystem bestehen werden.“ umgekehrt.
Was kommt als nächstes?
Staub ist etwas Besonderes, weil er komplex ist und sich auf bestimmten Wegen bildet. Laut Shafaei müssen Sterne, die in alten Galaxien leben, weit genug entwickelt sein, um diese komplexen Körner zu produzieren. Laut der Zeitung waren die kosmischen Staubreservoirs 100.000.000 Mal massereicher als die Sonne.
„Dies widerspricht den Theorien und der Zeit, die Sternen für die Entwicklung früher Galaxien zur Verfügung steht“, sagt Shafaei.
Der nächste Schritt könnte darin bestehen, Theoretiker zu konsultieren, um genauere Modelle zu erstellen, wie das Vorhandensein von Staub bestimmte Details der kosmischen Morgendämmerung einschränken könnte, und so einzugrenzen, was Astronomen vermuten, als sich die ersten Galaxien zu entwickeln begannen.
Glücklicherweise steht den Astronomen ein großartiges Werkzeug zur Verfügung. Shivaei sagt: „JWST hat ein neues Fenster zu unserem Verständnis des Universums geöffnet.“
