Wie die „kleinen roten Punkte“ des Webb-Teleskops die Kosmologie fast ins Wanken brachten – und halfen, sie zu reparieren

Etwa ein Jahr nach dem Start in den Orbit um die Sonne begann das James-Webb-Weltraumteleskop, eine Fülle von kleinen roten Punkten zu fotografieren, die die Wissenschaftler einfach „kleine rote Punkte“ nannten. Ich weiß – der Name ist nicht nur wenig fantasievoll, sondern vermittelt auch einen falschen Eindruck von Unbedeutsamkeit. In Wirklichkeit waren diese kleinen roten Punkte fast dazu in der Lage, die moderne Kosmologie „zu brechen“. 

Astronomen haben eine der größten Umfragen zu kleinen roten Punkten (LRDs) erstellt, die je durchgeführt wurde, und vermuten, dass ein großer Teil dieser mysteriösen Himmelsobjekte Galaxien mit supermassiven schwarzen Löchern sind. Ihre Ergebnisse, die während des 245. Treffens der American Astronomical Society in Maryland präsentiert und zur zukünftigen Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen wurden, könnten das „universumsschädigende Problem“ lösen. 

„Wir sind von dieser neuen Objektpopulation, die Webb gefunden hat, verwirrt. Wir sehen keine Entsprechungen in niedrigeren Rotverschiebungen, weshalb wir sie vor Webb nicht gesehen haben“, sagte Dale Kocevski vom Colby College in Waterville, der die Studie leitete, in einer Erklärung des Space Telescope Science Institute. 

Die Überraschung der Rotverschiebung 

Rotverschiebung tritt auf, wenn die Expansion des Universums Lichtwellen dehnt und ihre Wellenlängen erhöht. Dies lässt sie roter erscheinen, da sie sich näher zum roten Teil des Lichtspektrums „verschieben“. Das ist teilweise der Grund, warum die kleinen roten Punkte – Sie haben es erraten – rot sind. Im Wesentlichen entsprechen niedrigere Rotverschiebungen näheren Distanzen im Raum. 

„Es wird eine erhebliche Menge an Arbeit geleistet, um die Natur dieser kleinen roten Punkte zu bestimmen und ob ihr Licht von akkreierenden [durch Ansammlung von Materie wachsenden] schwarzen Löchern dominiert wird“, fügte Kocevski hinzu. Die Forschung von Kocevski und seinem Team wurde in einem Preprint-Artikel im September auf arXiv veröffentlicht. 

Nahezu alle LRDs in ihrer Umfrage existierten während der ersten 1,5 Milliarden Jahre des Universums. Wie wissen wir jedoch von Objekten, die vor Milliarden von Jahren existiert haben? Das liegt daran, dass Licht Zeit braucht, um zu reisen. Wenn wir Himmelskörper beobachten, sehen wir sie nicht so, wie sie heute sind, sondern so, wie sie waren, als ihr Licht seine Reise zur Erde begann. Zum Beispiel braucht das Licht der Sonne acht Minuten und zwanzig Sekunden, um unseren Planeten zu erreichen. Das bedeutet, dass wir die Sonne so sehen, wie sie vor acht Minuten und zwanzig Sekunden war. Dasselbe gilt für Objekte, die viel weiter entfernt sind. Tatsächlich gilt: Je weiter sie entfernt sind, desto höher ist ihre Rotverschiebung, und desto weiter „zurück in der Zeit“ können wir sehen. 

Die Bedeutung der LRDs für die Kosmologie 

Das Forschungsteam stellte fest, dass ein großer Teil der LRDs zwischen 600 Millionen und 1,5 Milliarden Jahren nach dem Urknall existierte. Sie fanden auch Hinweise darauf, dass viele von ihnen Gas um sich kreisen haben, das sich mit etwa zwei Millionen Meilen pro Stunde (etwa 3,2 Millionen Kilometer pro Stunde) bewegt. Basierend auf diesen Beweisen schlagen die Forscher vor, dass LRDs aktive galaktische Kerne (AGN) sein könnten: extrem leuchtende und wachsende supermassive schwarze Löcher. 

„Das Aufregendste für mich sind die Rotverschiebungsverteilungen. Diese wirklich roten, hochrotverschobenen Quellen hören basically an einem bestimmten Punkt nach dem Urknall auf zu existieren“, sagte Steven Finkelstein von der University of Texas in Austin, der ebenfalls an der Forschung beteiligt war. „Wenn sie wachsende schwarze Löcher sind – und wir denken, dass es mindestens 70 Prozent von ihnen sind – deutet das auf eine Ära des versteckten Wachstums schwarzer Löcher im frühen Universum hin.“ 

Damit würde auch die Kosmologie „repariert“, die das JWST „gebrochen“ hat, als es erstmals die LRDs identifizierte. Die Möglichkeit, dass Sterne in diesem Kontext ein solches Licht emittieren, widersprach weit verbreiteten kosmologischen Theorien, was einige Wissenschaftler dazu veranlasste, zu behaupten, die Kosmologie