08. August 2023:   JWST enthüllt die Farben von Earendel, dem entferntesten jemals entdeckten Stern


 Bild: NASA

Dieses Bild des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA eines massiven Galaxienhaufens namens WHL0137-08 enthält die am stärksten vergrößerte Galaxie,
die in der ersten Milliarde Jahre des Universums bekannt war: den Sunrise Arc, und in dieser Galaxie den am weitesten entfernten Stern, der jemals entdeckt wurde.
In diesem Bild erscheint der Sunrise Arc als roter Streifen direkt unter der Beugungsspitze an der 5-Uhr-Position.


Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat die Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops des am weitesten entfernten Sterns,
der jemals im sehr fernen Universum entdeckt wurde, innerhalb der ersten Milliarde Jahre nach dem Urknall weiterverfolgt.
Webbs NIRCam-Instrument (Near-Infrared Camera) zeigt, dass es sich bei dem Stern um einen massereichen Stern vom Typ B handelt,
der mehr als doppelt so heiß wie unsere Sonne und etwa eine Million Mal leuchtender ist.

Der Stern, den das Forschungsteam Earendel getauft hat, befindet sich in der Sunrise Arc-Galaxie und ist nur dank der kombinierten Kraft menschlicher Technologie
und der Natur über einen Effekt namens Gravitationslinsen nachweisbar.
Sowohl Hubble als auch Webb konnten Earendel aufgrund seiner glücklichen Ausrichtung hinter einer Falte in der Raumzeit entdecken,
die vom massiven Galaxienhaufen WHL0137-08 erzeugt wurde.
Der Galaxienhaufen zwischen uns und Earendel ist so massiv, dass er das Gefüge des Weltraums selbst verformt, was einen Vergrößerungseffekt erzeugt,
der es Astronomen ermöglicht, wie durch ein Vergrößerungsglas durch den Galaxienhaufen zu blicken.

Während andere Merkmale in der Galaxie aufgrund des Gravitationslinseneffekts mehrfach auftauchen,
erscheint Earendel selbst in Webbs hochauflösenden Infrarotbildern nur als einzelner Lichtpunkt.
Auf dieser Grundlage stellen Astronomen fest, dass das Objekt mindestens um den Faktor 4.000 vergrößert und daher extrem klein ist,
nämlich der am weitesten entfernte jemals entdeckte Stern, der 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall beobachtet wurde.
Der bisherige Rekordhalter für den am weitesten entfernten Stern wurde rund 4 Milliarden Jahre nach dem Urknall von Hubble entdeckt und beobachtet.
Ein anderes Forschungsteam, das Webb nutzte, identifizierte kürzlich einen Stern mit Gravitationslinse, den sie Quyllur nannten, einen roten Riesenstern,
der drei Milliarden Jahre nach dem Urknall beobachtet wurde.

Sterne mit einer solchen Masse wie Earendel haben oft Begleiter. Die Astronomen erwarteten nicht, dass Webb irgendwelche Begleiter von Earendel preisgeben würde,
da diese so nahe beieinander und am Himmel nicht zu unterscheiden wären.
Allein aufgrund der Farben von Earendel glauben Astronomen jedoch, Hinweise auf einen kühleren, röteren Begleitstern zu sehen.
Dieses Licht wurde durch die Expansion des Universums auf Wellenlängen ausgedehnt, die länger sind, als Hubbles Instrumente erfassen können,
und war daher nur mit Webb nachweisbar.



Bild: NASA
Webbs NIRCam-Instrument (Near-Infrared Camera) zeigt, dass der Stern mit dem Spitznamen Earendel ein massereicher Stern vom Typ B ist,
der mehr als doppelt so heiß wie unsere Sonne und etwa eine Million Mal leuchtender ist.


Webbs NIRCam zeigt auch andere bemerkenswerte Details im Sunrise Arc, der am stärksten vergrößerten Galaxie,
die jemals in der ersten Milliarde Jahre des Universums entdeckt wurde.
Zu den Merkmalen gehören sowohl junge Sternentstehungsregionen als auch ältere etablierte Sternhaufen mit einem Durchmesser von nur 10 Lichtjahren.
Auf beiden Seiten der Falte maximaler Vergrößerung, die quer durch Earendel verläuft, werden diese Merkmale durch die Verzerrung der Gravitationslinse gespiegelt.
Die Region, in der Sterne entstehen, erscheint länglich und ist schätzungsweise weniger als 5 Millionen Jahre alt.
Kleinere Punkte auf beiden Seiten von Earendel sind zwei Bilder eines älteren, etablierteren Sternhaufens, der auf mindestens 10 Millionen Jahre geschätzt wird.
Astronomen stellten fest, dass dieser Sternhaufen gravitativ gebunden ist und wahrscheinlich bis zum heutigen Tag bestehen bleibt.
Dies zeigt uns, wie die Kugelsternhaufen in unserer eigenen Milchstraße ausgesehen haben könnten, als sie vor 13 Milliarden Jahren entstanden.

Astronomen analysieren derzeit Daten aus Webbs NIRSpec-Instrumentenbeobachtungen (Near-Infrared Spectrograph) der Sunrise Arc-Galaxie und Earendel,
die präzise Messungen der Zusammensetzung und Entfernung der Galaxie liefern werden.

Seit Hubbles Entdeckung von Earendel hat Webb mit dieser Technik weitere sehr weit entfernte Sterne entdeckt, allerdings keiner ganz so weit wie Earendel.
Die Entdeckungen haben der Sternphysik einen neuen Bereich des Universums und neue Themen für Wissenschaftler eröffnet, die das frühe Universum untersuchen,
wo Galaxien einst die kleinsten erkennbaren kosmischen Objekte waren.
Das Forscherteam hat die vorsichtige Hoffnung, dass dies ein Schritt in Richtung der eventuellen Entdeckung eines Sterns der allerersten Generation sein könnte,
der nur aus den Grundbestandteilen des Universums besteht, die beim Urknall entstanden sind – Wasserstoff und Helium.