Eine Webb-Galaxie mit Rotverschiebung ca. 16.7?

„Eine Webb-Galaxie mit Rotverschiebung ca. 12.4?“ So lautete hier vor nicht mal einer Woche die Schlagzeile – aber in den drei „Deep Fields“ des JWST, die im Rahmen der Early Release Observations (der linsende Galaxienhaufen SMACS J0723.3-7323) und Early Release Science (die CEERS- und GLASS-Felder) lange durch verschiedene NIRCam-Filter belichtet wurden und deren Daten seit Monatsmitte öffentlich sind, haben zahlreiche Astronomen jede Menge weitere Galaxien mit rekordverdächtigen Rotverschiebungen entdeckt, die v.a. in einer Flut von Preprints vorletzte Nacht bekannt wurden. Zum Beispiel dieser Kandidat mit einer photometrischen Rotverschiebung von 16.6 bis 16.8 (gemäß drei verschiedener Methoden) aus dem Paper „The evolution of the galaxy UV luminosity function at redshifts z ~ 8-15 from deep JWST and ground-based near-infrared imaging“, der sich im CEERS-Feld befindet:

Im 2.0-µm-Bild ist die Quelle noch extrem blass, aber bei 2.7 µm und noch längeren Wellen ist sie deutlich heller, und eine andere Erklärung als eine Galaxie mit einer enormen Rotverschiebung – die je nach Hubble-Konstante einem Zeitpunkt 220 bis 240 Mio. Jahre nach dem Urknall entspräche – sehen die Autoren nicht, die hier ein simuliertes Galaxienspektrum über den Fluss bei den NIRCam-Wellenlängen (in Å) legen und eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Rotverschiebung plotten, auf die auch mehrere andere Auswerter kommen. Aus den Daten schließen sie – in Kombination mit Galaxienmodellen – auf eine Masse von einer Milliarde Sonnen, einer Sternentstehungsrate von einer Sonne pro Jahr und ein Alter von 10 bis 60 Mio. Jahren: Demnach begann die Sternentstehung in dieser Galaxie 120 bis 220 Mio. Jahre nach dem Urknall, bei Rotverschiebungen von 26 bis 18.

Die z=16-Galaxie – auch in Threads des ersten Autors und hier beschrieben – war dabei eigentlich nur ein Ausreißer, denn es ging dem Team vor allem um diesen Plot: Dargestellt ist der Logarithmus (!) der Raumdichte von ultravioletten Photonen, die wiederum die Sternbildungsrate pro Volumen abbildet, gegen die Rotverschiebung, basierend auf energischer Auswertung aller drei JWST-Deep-Fields sowie der alten UltraVISTA-Himmelsdurchmusterung mit dem VISTA-Teleskop der ESO vor einem Jahrzehnt. Eingegangen sind insgesamt 55 Galaxien mit hohen Rotverschiebungen (7.6 bis 14.3, plus der 16.7-Exot), davon 44 neu entdeckte: Das braune Modell fliegt aus dem Fenster, stattdessen scheint der weiße Verlauf die kosmische Entwicklung besser nachtzuzeichnen: Schon viel mehr los als viele dachten war im ganz frühen Kosmos (rechts), womit die UV-Photonen der frühesten Galaxien als der Re-Ionisator des Kosmos weiter an Plausibilität gewinnen. [16:45 MESZ]

Und da wäre schon der nächste Kandidat für eine JWST-Galaxie enormer Rotverschiebung, diesmal 16.0±0.4, aus dem Paper „Revealing Galaxy Candidates out to z∼16 with JWST Observations of the Lensing Cluster SMACS0723“ (Fig. 6), das den Fund von 6 Galaxien mit 9 < z < 11, 7 mit 11 < z < 15 und zwei über 15 beschreibt, wobei der zweite Kandidat aber problematisch ist. Die Masse des besseren wird diesmal auf grob 100 Mio. Sonnenmassen geschätzt, mit dem Großteil der Sternbildung in den letzten 20 Mio. Jahren. Gleich 88 Galaxien-Kandidaten mit z > 11 in derselben Gegend vermeldet derweil das Paper „First Batch of Candidate Galaxies at Redshifts 11 to 20 Revealed by the James Webb Space Telescope Early Release Observations“, das sich auch das – automatisch mit aufgenommene – parallele NIRCam-Feld neben dem Galaxienhaufen angeschaut hat, wo dessen Galaxien und Intra-Haufen-Licht weniger stören. Für jene Galaxien, die sich auch bei 2.0 µm noch unsichtbar machen, werden Rotverschiebungen überwiegend zwischen 14.2 und 20.6 angegeben: Letzteres wäre 160 bis 180 Mio. Jahre nach dem Urknall. [17:25 MESZ]

In dieses Diagramm sind einige der neuen Kandidaten eingetragen, aber Vorsicht: Hier wird genau ein spezifisches kosmologisches Modell verwendet, das wegen der berühmten Hubble Tension nicht als das letzte Wort gelten kann, insbesondere variiert die Lookback-Zeit erheblich mit der Hubble-Konstanten, während die Zeit nach dem Urknall relativ und v.a. in absoluten Jahrmillionen weniger unsicher ist. Weitere Hoch-z-Papers diese Woche: „A Candidate z ~ 14 Galaxy in Early JWST CEERS Imaging“ (z~14.3 mit Vorbehalten; starke Sternbildung und mittlere Masse), „Discovery and properties of ultra-high redshift galaxies (9<z<12) in the JWST ERO SMACS 0723 Field" (vier neue Kandidaten bis z~11.5, letzterer eine Zwerggalaxie mit knapp 100 Mio. Sonnenmassen), „Physical characterization of F090W-dropout galaxies“ (ein Kandidat mit z~10.0) und „A very early onset of massive galaxy formation“ (sieben Galaxien mit großen Massen mit 7.5 < z < 11). zu der Jagd nach dem größten z auch Scherzchen hier, hier und hier und vorsichtige Meinungen hier und hier. [18:10 MESZ]

Ein Ausschnitt aus einer Fan-Verarbeitung eines NIRCam-Bildes der Umgebung der Zwerggalaxie Wolf–Lundmark–Melotte, gleich noch eine und Bilder von CEERS ganz groß dargestellt. Zu Galaxien mit z < 10 – in der Webb-Ära schon fast 'nahe' – gibt es auch jede Menge Papers: „Finding Peas in the Early Universe with JWST“ (Spektren von drei Galaxien mit z~8 erinnern an die ‚Green Peas‘ im nahen Kosmos), „The chemical enrichment in the early Universe as probed by JWST via direct metallicity measurements at z~8“, „Stellar masses and mass-to-light ratio of z>7 galaxies“ (größere Vielfalt als erwartet), „Rest-frame UV-optical properties of galaxies at 7 < z < 9", „Confirmation of Lensed z⩾7 Lyman-Break Galaxies Behind the Abell 2744 Cluster“, „JWST/NIRCam Observations of Stars and HII Regions in z≃6−8 Galaxies: Properties of Star Forming Complexes on 150 pc Scales“ (ein Großteil der Sternmasse steckt in geklumpten Entstehungs-Gebieten), „Serendipitous Discovery of a Strong [O III]/Hα Emitter at z=6.11“, „The Physical Conditions of Emission-Line Galaxies at Cosmic Dawn“ (mit z > 5) und „An Extremely Magnified Blue Supergiant Star at Redshift 2.65“, dem gleich zwei Gravitationslinsen halfen.

Ein Video mit vielen Details zum Commissioning des JWST-Instruments MIRI – auch die Papers „JWST/MIRI coronagraphic performances as measured on-sky“, „Early results from GLASS-JWST. II: NIRCam extra-galactic imaging and photometric catalog“ und „The JWST Early Release Observations“ mit der Wissenschaft hinter den am 12. Juli präsentierten ersten Bildern, die derzeit auch riesengroß in Heidelberg zu sehen sind, ein langer Press Release über das CECILIA-Projekt mit Webb nebst kurzem Thread dazu und Artikel zu den Hoch-z-Kandidaten und anderen JWST-Aspekten hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier. [19:00 MESZ] Und hier.

Hubble kann auch noch Pretty Pictures: die Aktive Galaxie SDSS J162558.14+435746.4 vor SDSS J162557.25+435743.5, wobei dem ACS-Bild bei 606 nm auch viele Bilder des 4-m-Teleskops auf dem CTIO und der SDSS beigemischt wurden. Auch das Roman Space Telescope als größte Herausforderung für den neuen Astrophysik-Direktor der NASA, eine neue Version der Web-App zur Visualisierung von Gaias DR3, bestimmter Aspekte jedenfalls – und ein Interview zu Erkenntnissen aus der Mission bisher.

Eine Gesamtkarte der Wasserstoff-Häufigkeit auf der Mondoberfläche (je gelber desto mehr, Maximum 117 ppm) aus dem Paper „Global Hydrogen Abundances on the Lunar Surface“, die auf Daten des Lunar Prospector aus den späten 1990-er Jahren basiert, das Paper „Thermal and Illumination Environments of Lunar Pits and Caves: Models and Observations From the Diviner Lunar Radiometer Experiment“ aufgrund von Daten des Diviner auf dem Lunar Reconnaissance Orbiter – und die ESA-Mission EarthCARE nimmt Form an.

Ein spannendes JPL-Programm zum kommenden 10. Jahrestag der Landung von Curiosity auf dem Mars und was dieser Rover seither geschafft hat – sein Durchhalten war auch ein wesentlicher Grund für eine neue Architektur der Mars Sample Return Mission, die heute auf einer Telecon vorgestellt wurde, welche hier live getweetet wurde: Percy soll selbst zum Abhol-Lander fahren, wobei zwei Helikopter zur Not beim Proben-Abliefern helfen können, ein weiterer Rover wird nicht benötigt [NACHTRAG: weitere Artikel hier, hier, hier, hier, hier und hier]. Auch eine UV-Animation des Mars von Hope, Erinnerungen an 25 Jahre Mars Pathfinder – und die NASA sucht Alternativen für JANUS nach dem Startverbot für Psyche.

Bei ihrem ersten Start hat heute eine chinesische Zhongke-1 alias ZK-1 alias Lijian-1 sechs Satelliten inden Orbit gebracht: Artikel hier, hier, hier, hier und hier [NACHTRAG: und hier und hier]. Der ist Tianzhou-3 planmäßig versenkt worden (mehr), während der unkontrollierte Reentry der Langer Marsch 5 nach dem Wentian-Start gemäß Berechnungen hier derzeit am 31. Juli um 1:12 MESZ ±16 Stunden erwartet wird: Erläuterungen dazu, Grafiken hier und früher und Artikel hier, hier und hier [NACHTRAG: andere Vorhersagen zum Reentry gibt es hier, hier und hier, mit Updates].

So stellt sich Russland seine nächste Raumstation ROS vor, die Ende des Jahrzehnts auf einer polaren Umlaufbahn gebaut werden und nur zeitweise bewohnt sein soll, wie gestern ausführlich erläutert wurde: eine Zusammenfassung auf Englisch und Artikel im Kontext hier und hier. Und wenn es losgeht, wird die ISS verlassen, hat man gegenüber den USA versichert, und nicht früher. Mehr steckte auch nicht hinter der Aussage des neuen Roskosmos-Chefs gestern, dass der Ausstieg aus der ISS längst beschlossen sei, was auch schon früher mehrfach betont wurde [NACHTRAG: und daher auch den ESA DG nicht überrascht hat]: mehr oder weniger verständige Artikel hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier, ein missratener Aufmacher (Borisov kritisch falsch übersetzt) und Scherzchen drüber. Ansonsten ein Zeitraffer und Fotos hier und hier von der EVA der Crew 4, der Ärger mit Crew 5, ein Neuer bei Crew 6 – und jede Menge Apollo-11-Memorabilia wurden versteigert, nur für den berühmten Stift wurde zu wenig geboten: Artikel hier, hier, hier und hier. [21:45 MESZ – Ende]