James-Webb-Teleskop blickt mit Hilfe von Einstein auf die ersten 5 Galaxien im Universum
Heute könnten wir dem Urknall, dem Moment der Entstehung des Universums und damit von Materie, Raum und Zeit, näher denn je sein. Eine Entdeckung, die durch den Vater der Relativitätstheorie möglich wurde.
Es ist fast 70 Jahre her, dass die Welt einen der brillantesten Köpfe aller Zeiten verloren hat: den Physiker und Nobelpreisträger Albert Einstein. Trotz der langen Zeit, die vergangen ist, waren seine Theorien über die im Universum verborgenen Geheimnisse entscheidend für die neue und schockierende Entdeckung des James-Webb-Weltraumteleskops, des leistungsstärksten Teleskops der Welt.
Dank dieses leistungsstarken Instruments konnten die fünf ältesten Galaxien im Kosmos identifiziert werden... bis jetzt. Dies deutet darauf hin, dass ihre Entstehung früher erfolgte als bisher angenommen, was Theorien über die frühe Entwicklung des Universums in Frage stellt.
Näher denn je am Urknall
Einstein entwickelte mit seiner berühmten Feldgleichung die Grundlagen für die heutigen kosmologischen Modelle, die zur Entwicklung des Urknallmodells führten, in dessen Kontext die vom James-Webb-Teleskop gewonnenen Daten interpretiert werden. Die neuen Galaxien, die das Teleskop gefunden hat, würden "nur" 200 Millionen Jahre nach dem Urknall, aus dem Materie, Raum und Zeit hervorgegangen sind, bereits existieren und wären infolge der Expansion des Universums nun mehr als 34 Milliarden Lichtjahre entfernt.
Die Entdeckung, die im Rahmen des Projekts Galactic Legacy Mid-Infrared Plane Extraordinary Survey (GLIMPSE) gemacht wurde, muss noch bestätigt werden, so dass die am weitesten entfernte Galaxie - die in diesem Jahr ebenfalls von James Webb beobachtet wurde - offiziell die so genannte JADES-GS-z14-0 bleibt, die etwa 280 Millionen Lichtjahre von der Geburt des Universums entfernt ist.
Sollte die Studie jedoch wie erwartet das Peer-Review-Verfahren zur Veröffentlichung in einer Fachzeitschrift bestehen, wären wir dem Zeitpunkt des Urknalls näher denn je.
Einsteins Gravitationslinse, Schlüssel zur Entdeckung
Zwischen Albert Einstein und den Entdeckungen des James-Webb-Teleskops besteht eine entscheidende Verbindung: Seine Allgemeine Relativitätstheorie bildet die wissenschaftliche Grundlage für das Verständnis von Phänomenen im Zusammenhang mit der Erforschung des frühen Universums. So sagte der Wissenschaftler beispielsweise voraus, dass die Schwerkraft Licht verbiegen kann.
Dieses Phänomen, das als Gravitationslinseneffekt bekannt ist, tritt auf, wenn eine große Masse, wie z. B. ein Galaxienhaufen, wie ein kosmisches Vergrößerungsglas wirkt.Das James-Webb-Teleskop nutzt diesen Effekt, um extrem weit entfernte Galaxien zu beobachten: Gravitationslinsen verstärken das Licht dieser Galaxien und ermöglichen so die Entdeckung von Objekten, die sonst zu schwach wären, um sie zu beobachten. In diesem Fall wurde dieser Effekt von dem 4 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen Abell S1063 verursacht.
Licht, das vor Milliarden von Jahren entstand und jetzt entdeckt wird
Einstein postulierte auch, dass sich die Raumzeit ausdehnen kann, was bedeutet, dass das Licht von weit entfernten Objekten auf seinem Weg zu uns in längere, rötlichere Wellenlängen "gestreckt" wird (Rotverschiebung). Die von James Webb entdeckten neuen Galaxien weisen sehr hohe Rotverschiebungswerte auf, was darauf hindeutet, dass sie bereits existierten, als das Universum noch sehr jung war. Dieses von der allgemeinen Relativitätstheorie beschriebene Phänomen ist von grundlegender Bedeutung für die Bestimmung des Alters und der Entfernung der ersten Galaxien.
Die Studie legt nahe, dass das Licht der von GLIMPSE untersuchten Galaxien 13,6 Milliarden Jahre lang durch das Universum gewandert ist, bis es die Spiegel des Orbitalteleskops erreichte.
Ein theoretischer Rahmen, der auch 70 Jahre später noch gültig ist
Albert Einstein hat die physikalischen Prinzipien vorweggenommen, die den Beobachtungen zugrunde liegen, die nun, fast sieben Jahrzehnte nach seinem Tod, mit dem James Webb Teleskop durchgeführt werden.
Sein Einfluss ist so entscheidend, dass seine Theorien dazu beigetragen haben, die konzeptionellen Werkzeuge zu schaffen, die es den heutigen Astronomen ermöglichen, die Geheimnisse des frühen Universums zu entschlüsseln. Ohne Einsteins Vorhersagen wäre es heute unmöglich, Phänomene wie Gravitationslinsen oder Rotverschiebungen zu interpretieren. Darüber hinaus ist sein theoretischer Rahmen nach wie vor der Schlüssel zur Beantwortung grundlegender Fragen über den Ursprung und die Entwicklung des Kosmos.
Quellenhinweis
James Webb Space Telescope 'pushed to its limits' to see most distant galaxies ever. Space.com. 2024.