Nur 300 Millionen Jahre jünger als der Urknall: Das James-Webb-Teleskop entdeckte eine Galaxie, die so nicht existieren dürfte

Wie genau die Galaxie aussieht, können wir nur erahnen, aber eines fest: Sie brachte Licht in einen noch sehr jungen Kosmos. (Bildquelle: Adobe Firefly, generative KI).

Das James Webb Space Teleskop (JWST) durchbricht den Schleier der Vergangenheit. Seit 2022 ermöglicht es uns, weiter denn je in die Frühzeit des Kosmos zu blicken. Dabei erspäht es Objekte, die nach gängiger Sichtweise als kaum vorstellbar galten.

Der Star: »JADES-GS-z14-0«, eine Galaxie, die nur 300 Millionen Jahre nach dem Urknall überraschend hell strahlte. Das Licht reiste seitdem rund 13,4 Milliarden Jahre. Als es aufbrach, kam das Universum erst auf etwa zwei Prozent seines heutigen Alters.

Doch steht das Beobachtete im Widerspruch zu unseren Erwartungen. Die Modelle sowie die bisher angenommenen Zeitpläne der Entwicklung des Universums hinken der beobachteten Realität um Hunderte Millionen Jahre hinterher.

Das JWST entdeckt seit einiger Zeit sogar eine gar neuartige Art von Klassen von Objekten. Sie entstanden deutlich später als die frühesten Galaxien, aber stellen bisherige Modelle ähnlich hartnäckig auf die Probe.

2:54 Wir zeigen euch den Kurs des interstellaren Kometen 3I/Atlas mithilfe von Universe Sandbox

Zu früh schon viel los?

Entdeckt im Zuge des »JWST Advanced Deep Extragalactic Survey« (JADES), erzählt uns die derzeit früheste bekannte Galaxie einiges über die Urzeit des Universums. Die ersten Galaxien entstanden den Beobachtungen zufolge explosionsartig und erreichten erstaunlich schnell eine Leuchtkraft, die wir so bisher nicht erklären können (via nature).

Die Rekordhalterin ist derzeit »JADES-GS-z14-0«. Dabei wäre es ein Irrtum, sie als älteste Galaxie zu bezeichnen, denn Entfernung und Alter sind nicht dasselbe. Auch wenn sie vor langer Zeit existierte, sehen wir sie, wie sie vor 13,4 Milliarden Jahren aussah – als junges Objekt in einem jungen Universum.

Kerndaten der Galaxie »JADES-GS-z14-0«

• Größe: geschätzter Durchmesser ungefähr 1.700 Lichtjahre und damit nur rund 1/60 der Milchstraße (100.000 Lichtjahre).
• Masse: Geschätzt Hunderte Millionen bis zu einer Milliarde Sonnenmassen. Auch das ist erheblich leichter als die Milchstraße. Sie enthält etwa 60 Milliarden Sonnenmassen.
• Helligkeit: Die junge Galaxie reicht aber beinahe an die Helligkeit der Milchstraße heran. Wie von Zauberhand aus der Zeit gehoben und nebeneinander gesetzt, würde »JADES-GS-z14-0« also nur geringfügig hinter der Milchstraße zurückbleiben.

Auch wenn die obigen Werte teils deutlich kleiner als bei Galaxien unserer Epoche ausfallen, überschreiten sie die in Modellen gesetzten Grenzwerte dramatisch – vor allem bei der Helligkeit. Eigentlich sollten Galaxien aus der Frühzeit des Universums erheblich kleiner, leichter und düsterer daherkommen.

Sauerstoff als Fährte

Aufsehenerregend ist derweil auch die Entdeckung von Sauerstoff. Eigentlich dürfte er derart früh nicht existieren. Denn der erste Sauerstoff entstand nachweislich erst durch den Tod der ersten Generationen von Sternen – sie hätten nach unseren Modellen hier noch existieren müssen.

Anfänglich bestanden diese Vorreiter aller heutigen Sterne und damit auch die allerfrühesten Galaxien nämlich nur aus Wasserstoff und Helium – den leichtesten Atomen. Alle weiteren Elemente verteilten sie, als sie am Ende ihrer Existenz als kosmische Fusionsreaktoren explodierten. Sie schleuderten die zuvor erbrüteten Stoffe ins All – auch Sauerstoff.

In »JADES-GS-z14-0« existierten nach den Messwerten aber bereits vor 13,4 Milliarden Jahren solche relativ schweren Atome. Das bedeutet: Es muss zuvor innerhalb von nur 300 Millionen Jahren mindestens eine Generation von Sternen ihren kompletten Lebenszyklus durchlaufen haben. Das legt deutlich schnellere Prozesse im frühen Kosmos nahe, als Modelle zeigen.

Keine Erklärung, nur Vermutungen

Derzeit mangelt es uns an vollumfänglichen Erklärungen, wie »JADES-GS-z14-0« entstand. Eine Vermutung der Forscher lautet, dass wir Effekte wie Kollisionen unterschätzt haben. Vielleicht sorgten sie dafür, dass sich zuvor einzeln existierende Galaxien durch Gravitation vereinigten.

Andere Ansätze spekulieren, dass deutlich geringere Mengen an Staub vorlagen, als wir heutzutage beobachten. Hierdurch stieg die Helligkeit an, da schlicht weniger Materie die strahlende Galaxie umhüllte und so kaum Licht schlucken konnte. Das reicht aber nicht allein, um das Erscheinungsbild zu erklären.

Eventuell entstanden obendrein weit schneller mehr und zudem überdurchschnittlich große und schwere Sterne. Eventuell unterschätzen wir also die brachiale Gewalt der ersten Galaxien, die das vorhandene Gas extrem rasch zu vielen gigantischen, aber kurzlebigen Sternen zusammenballten.

Laufende und künftige Beobachtungsprogramme wie Jades sollen uns zusätzliche Daten liefern. Mitunter erlauben sie uns zu verstehen, wann und vor allem wie die ersten Inseln an Lichtsamen im Dunkel des jungen Universums aufkeimten.