Galaxien mit extrem großer Rotverschiebung (JWST)

ThN

Aktives Mitglied
Zur Zeit liefert das James Webb Space Telescope (JWST) eine große Menge an Daten über Galaxien mit extrem großer Rotverschiebung. Auf dem Arxiv-Server liegen schon einige (aber noch nicht Peer-reviewte) Forschungsarbeiten. Entdeckt wurden Galaxien mit einer Rotverschiebung von bis zu z~20:


Erstaunlich, nach so kurzer Zeit. Das lässt einiges erwarten.

Ich schlage vor, dass wir Nachrichten und Forschungsartikel zu "frühen Galaxien", sofern sie von JWST gefunden wurden in diesem Thread sammeln.

Thomas
 
Man muss allerdings auch mit großer Sorgfalt vorgehen und die Instrumente genauestens kalibrieren. Hier ein interessanter (Re)Tweet (via Jonathan Amos. BBC Science Correspondent) dazu der andeutet, dass die Rotverschiebungen in den letzten Untersuchungen des SMACS 0723 Ultra-Deepfields vielleicht zu hoch angesetzt wurden:


"Quick summary of results is that the calibration that most everyone has been using for high-z (and other studies) is wrong by up to 30%."

Thomas
 
Zuletzt bearbeitet:
Noch sind, glaube ich, keine peer-rewiewten (Sorry für Denglish!) Artikel zu den frühen Beobachtungen publiziert. Der nachfolgende journalistische Artikel scheint aber sehr interessant :


Thomas
 
Ich glaube, dass das Universum deutlich älter ist als bisher angenommen (undd zwar mindestens 10Mrd Jahre), da die entferntesten Galaxien 13,4 Mrd Lichtjahre entfernt sind und zum Urknall nur wenige hundert Millionen Jahre entfernt sind. Dafür würde auch die extreme Rotverschiebung bei weit entfernten Galaxien sprechen, die ich mir sonst nicht erklären kann.
 
Interessant wäre auch der lineare Durchmesser der gemessenen Galaxien, damit könnte man ebenfalls eine ungefähre Entfernung abschätzen!? Der big Bang ist ja nur eine theoretische Möglichkeit zur Kosmologie. Damit muß das All eine Ausdehnung haben, das ist das Problem! ...unendliche Weiten.... eröffnen gerade unseren Blick.
VG Frank
 
In einem expandierenden Universum ist der Begriff der Entfernung etwas kompliziert:

Man unterscheidet insbesondere die Laufzeitentfernung, die das Licht von der Quelle zum Beobachter zurücklegt, und die mitbewegte Entfernung zwischen Quelle und Beobachter, welche deren Distanz zueinander bei gleichem Weltalter angibt.

kosmologisches Entfernungsmaß / distance measure

Für das hier diskutierte Objekt GLASS-z13 bedeutet das:

z = 13,1 .................................................................. Rotverschiebung

0,330 Mrd. J. ........................................................ Alter des Universums für z = 13,1

13,787 Mrd. J. ...................................................... Alter des Universums heute

13,457 Mrd. Lj. .................................................... Laufzeitentfernung (light-travel time distance)

33,205 Mrd. Lj. .................................................... Mitbewegte Entfernung (comoving distance = present proper distance)*

(*) Comoving distance and proper distance are defined to be equal at the present time.
At other times, the Universe's expansion results in the proper distance changing,
while the comoving distance remains constant.

Cosmology calculator
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo,
in einem expandierenden Universum wird zwischen der

- Lichtlaufzeitentfernung
- Winkeldurchmesserentfernung
- Leuchtkraftentfernung
- Eigendistanz
- mitbewegte Entfernung

unterschieden.

Die Zusammenhänge zwischen dem Hubble Radius, der Hubble Lemaitre Konstante, dem Skalenfaktor a(t), der Rotverschiebung z und der Größe des beobachtbaren Universums werden in vielen Quellen gut erklärt.

Viele Grüße Jan
 
13,457 Mrd. Lj. .................................................... Laufzeitentfernung (light-travel time distance)

33,205 Mrd. Lj. .................................................... Mitbewegte Entfernung (comoving distance = present proper distance)*
Nun, demnach befindet sich unser Objekt, dessen Licht wir aktuell einfangen laut Rotverschiebung in 13,457 Mrd Lichtjahren Entfernung. Okay!
Nun nehmen wir an, das Licht breitet sich unendlich schnell aus, es wäre sofort bei uns wenn es emittiert wird. Demnach ist unser Objekt aktuell 33,205 Mrd Lichtjahre entfernt! Es bewegte sich also in den verflossenen 13 Mrd Jahren um weitere ca.20 Mrd LJ. Somit, klar nur der Raum, mit Überlichtgeschwindigkeit.
Wenn selbst die Hubble Konstante im laufe der Zeit hin und her gezogen wurde und der Urknall mal 18 oder 13 oder 16 Mrd Jahre her ist und somit die Größe des Alls wild variierte, ist der scalaren und Faktoren Dschungel mit dem sich ausdehnendem Raum zwischen den Teilchen/Antiteilchen nun sehr logisch nachvollziehbar. Erinnert mich an Tycho Brahes geozentrisches Weltbild der epizykel und spähren. Kepler hat das ganze dann harmonisiert. Aber das dauuuueeerrttteee......, Nun ist die Sonne im Mittelpunkt und der liebe Gott hat nix dagegen! Hoffen wir, das das JWST auch hier harmonisierend einwirkt und es einen Menschen gibt der die Lösung bietet.
VG Frank
 
Nun, demnach befindet sich unser Objekt, dessen Licht wir aktuell einfangen laut Rotverschiebung in 13,457 Mrd Lichtjahren Entfernung. Okay!
Eben nicht. Das ist die Strecke, die das Licht von der Galaxie zu uns zurückgelegt hat. Jetzt, also zum Zeitpunkt der Beobachtung, ist die Entfernung der Galaxie 33.2 Mrd. Lichtjahre (=mitbewegte Entfernung).
Nun nehmen wir an, das Licht breitet sich unendlich schnell aus, es wäre sofort bei uns wenn es emittiert wird.
Warum triffst du eine offensichtlich falsche Annahme? Ich verstehe deine Logik nicht. Und den Rest deines Beitrags überhaupt nicht.
 
Es gibt zwei Zahlenwerte der Entfernung. Was denkst du was das JWST von beiden gemessen bzw eingefangen hat?
 
Hallo nochmal,
das JWST beobachtet / misst die Rotverschiebung z. Diese berechnet sich mit:

(beobachtete Wellenlänge - ursprüngliche Wellenlänge ) / ursprüngliche Wellenlänge = z

1 + z gibt den Verlängerungsfaktor an.

Das Anwachsen der Wellenlänge ist ein Maß für das Anwachsen des Raums durch Expansion.

DIe Eigendistanz ist um den Faktor 1/ 1+z kleiner im Zeitpunkt des Aussendens des Lichts. Der Verkleinerungsfaktor ist der Skalenfaktor a.

Die mitbewegte Entfernung kann man sich als Entfernungsmaß vorstellen, bei dem die Entfernung mit einem mit
der Expansion mit wachsenden Maßband gemessen wird. Es gilt der Zusammenhang:

Eigendistanz = Skalenfaktor a x mitbewegte Entfernung = 1/ 1+z x mitbewegte Entfernung.

Der Skalenfaktor entspricht damit 1/1+z. Das kann so vielen Quellen entnommen werden !!

Viele Grüße Jan
 
Hallo zusammen,
Das JWST hat eine Rotverschiebung gemessen, das ist klar??
Aber hat es wirklich ein Spektrum aufgenommenen? Wenn ich die Texte und Bilder im Link anschaue, hat es doch nur ab einem bestimmten Wellenlängen Bereich ein Abbild eines Objekts fotografiert. Wissenschaftlich fundiert wäre ein Spektrum des Lichtes mit den entsprechenden Fraunhofer Linien? Es hat doch eine Infrarot Quelle dedektiert, die ja sonst wie weit sein könnte? Erst ein Spektrum wäre ein Beweis für den z Wert? Das Objekt ist mit erdgebu den Teleskopen nicht nachweisbar!?
VG Frank
 
Hallo,

z ist nur mit einem Spektrum feststellbar, weil nur die Verschiebung der Fraunhofer-Linien den Wert liefert. JWST hat eine umfangreiche spektrokopische Ausstattung an Bord.

CS
Jörg
 
Hallo Jörg, das wurde nicht gemacht. Lediglich Fotos mit fünf verschiedenen Filtern! Das Objekt wurde somit nur fotometrisch im IR nachgewiesen.

Hier ein Auszug aus Finkelsteins Report:

Sollte eine nachfolgende Spektroskopie diese Rotverschiebung bestätigen, leuchtete unser Universum bereits weniger als 400 Myr nach dem Urknall mit Galaxien. s Galaxy hat log M*/Msol ~ 8,5 und ist stark sternbildend (log sSFR ~ -8,2 yr^-1), mit einer blauen Rest-UV-Farbe (beta ~ -2,5), was auf wenig Staub, aber nicht extrem niedrige Metallizität hinweist. Zitat Ende!

Quelle: [2207.12474] A Long Time Ago in a Galaxy Far, Far Away: A Candidate z ~ 12 Galaxy in Early JWST CEERS Imaging

Interessant ist auch der Hinweis auf die nicht extrem niedrige Metallizität.
VG Frank
 
Zuletzt bearbeitet:
Man muss allerdings auch mit großer Sorgfalt vorgehen und die Instrumente genauestens kalibrieren. Hier ein interessanter (Re)Tweet (via Jonathan Amos. BBC Science Correspondent)
Hallo Thomas,
in deinem Link ist zu sehen, das zb hohe z Werte von 10, heruntergebrochen werden auf z 1,8 . Da ich kein Twitter habe, kann ich leider nicht die Erklärung dafür lesen??
VG Frank
 
Moin,

ist doch spannend! Man entdeckt, sag ich mal "Ungereimtheiten", ist doch toll! :cool: Vllt gibt es Nachholbedarf bei der Kalibrierung, vllt sind die Messwerte aber auch korrekt. Auf jeden Fall werden neue Erkenntnisse gewonnen! :y:

Mal ne Frage: würde man zu einem (binnen menschlicher Lebensspannen) späteren Zeitpunkt dieselbe GLASS 13z aufnehmen, dürfte man dann bereits eine weitere Rotverschiebung feststellen können, also ich meine, bei so hohen Z-Werten "in Echtzeit" beobachten können? Irgendwann auch "weg" sein, weil die Raumausdehnung schneller als c wird? (oh :oops: die Frage driftet etwas ins OT, sorry)

CS Okke
 
Via Jonathan Amos, @BBCAmos auf Twitter:

Die Galaxie JADES-GS-z13-0, ca. 325 Mio. Jahre nach dem Big Bang nach derzeitigen Modell-Annahmen über den Big Bang. Die Rotverschiebung wurde jetzt mit Hilfe des NIRSpec-Instruments spektroskopisch bestätigt. Originalpaper:


Thomas
 
Zuletzt bearbeitet:
Siehe dazu auch den Artikel beit S&T: WEBB'S GALACTIC DISTANCE RECORD IS NOW OFFICIAL

Der Schlüssel dazu war der Nachweis eines steilen Abfalls im Spektrum der Galaxien, den man als Lyman-Break oder Lyman Limit bezeichnet. Die Rotverschiebung z von diesem charakteristischen "Lyman Break" ergibt dann die kosmologische Entfernung.

Im Ruhesystem der Galaxie liegt dieser Abfall bei 13,6 eV oder 91,2 nm, also im extremen UV. Wegen der kosmologischen Expansion kommt das hier aber stark rotverschoben an, so dass sogar JWST mit seinen Infrarotsensoren das noch messen kann.

Lyman break galaxy

Lyman series
 
Zuletzt bearbeitet:
Und noch mehr "frühreife" Exemplare:

A population of red candidate massive galaxies ~600 Myr after the Big Bang

We find six candidate massive galaxies (stellar mass > 10^10 solar masses) at 7.4 ≤ z ≤ 9.1, 500–700 Myr after the Big Bang, including one galaxy with a possible stellar mass of ~10^11 solar masses. If verified with spectroscopy, the stellar mass density in massive galaxies would be much higher than anticipated from previous studies based on rest-frame ultraviolet-selected samples.

How giant baby galaxies are shaking up our understanding of the early universe
 
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Reaktion: ThN
R.I.P. Urknall Theorie.....blub blub
VG Frank
 
Und bereits 1,2 - 1,4 Mrd Jahre nach dem Urknall geordnete spiralförmige Strukturen mit massereichen Bulge aufwiesen. Die bisherigen Theorien gingen davon aus, dass die Entstehungsprozesse für solche Strukturen viel mehr Zeit benötigten.

Daten des Radioteleskopes ALMA (Atacama Large Millimeter / Submillimter Array) zeigen zwei reife Galaxien des jungen Kosmos, einmal

1,2 Mrd Jahre nach dem Urknall


und nach 1,4 Mrd Jahren



VG Jan
 
Die bisherigen Theorien und die darauf basierenden Computersimulationen gingen ja von einem Zusammenwirken mit dunkler Materie aus. Da muss es dann ja wohl ein "missing link" geben um die Beschleunigung dieses Prozesses zu erklären bzw. man wird die Theorien (incl. dunkle Materie) wohl kräftig anpacken müssen.

Schön, dass jetzt dank JWST und ALMA eine große Datenbasis angesammelt wird.

Thomas
 
Die schönen tollen Theorien, und keine der Vorhersagen haben sich bewahrheitet!? Glaub da kommt dann demnächst ein verklummpungs scalar, angetrieben durch primordiale resturknall Materie. Wetter das?
VG Frank ;)
 
Hi,

ist doch spannend! Man entdeckt, sag ich mal "Ungereimtheiten", ist doch toll! :cool: Vllt gibt es Nachholbedarf bei der Kalibrierung, vllt sind die Messwerte aber auch korrekt. Auf jeden Fall werden neue Erkenntnisse gewonnen! :y:
ja genau, das ist doch klasse und bedeutet nicht, dass man jetzt alles komplett über den Haufen schmeissen muss.

Ich denke die gemessene Rotverschiebung ist auch ohne Linien-Spektren (was wohl bei Galaxien sowieso nicht geht) durch den Lyman Break sehr plausibel.

Mal ne Frage: würde man zu einem (binnen menschlicher Lebensspannen) späteren Zeitpunkt dieselbe GLASS 13z aufnehmen, dürfte man dann bereits eine weitere Rotverschiebung feststellen können, also ich meine, bei so hohen Z-Werten "in Echtzeit" beobachten können? Irgendwann auch "weg" sein, weil die Raumausdehnung schneller als c wird? (oh :oops: die Frage driftet etwas ins OT, sorry)
Aber aufgrund der Lyman Break Methode ist der Fehlerbalken gross und man wird wohl keine Veränderung über ein paar Jahre messen können.

Gruß
Peter
 
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