Die ferne Galaxie GN-z11 könnte einen großen Teil ihres erstaunlichen Lichts massereichen Sternen und nicht ihrem zentralen Schwarzen Loch verdanken.
GN-z11 wird so beobachtet, wie sie existierte, als das Universum noch sehr jung war. Ihr Licht war mehr als 13 Milliarden Jahre unterwegs, bevor es uns erreichte. Trotz dieser Entfernung erscheint die Galaxie bemerkenswert hell und kompakt, weshalb Astronomen nach der Quelle dieser Energie suchen.
Vom James-Webb-Weltraumteleskop beobachtetes Tiefenfeld mit GN-z11.
Quelle: NASA / ESA / CSA / STScI
Das James-Webb-Weltraumteleskop ermöglicht es, ihr Licht nach seinen verschiedenen Wellenlängen aufzuschlüsseln. Dieses Spektrum wirkt wie ein Fingerabdruck: Bestimmte Formen verraten das Vorhandensein heißer Sterne, von Gas oder von Materie, die sich in der Umgebung eines Schwarzen Lochs erhitzt. Die Forschenden verglichen mehrere Modelle, die diese Signaturen reproduzieren können.
Zwei wesentliche Erklärungen standen einander gegenüber. Die erste schreibt einen großen Teil des ultravioletten Lichts einem aktiven galaktischen Kern zu, der von Materie gespeist wird, die in ein Schwarzes Loch fällt. Die zweite bezieht eine Population sehr massereicher und sehr heißer junger Sterne ein.
Die neuen Anpassungen sprechen deutlich für das von Sternen dominierte Szenario. Eine besondere Signatur des Stickstoffs, das sogenannte P-Cygni-Profil, wiegt bei diesem Ergebnis besonders schwer. Diese Form des Spektrums entsteht, wenn schnelle Winde massereicher Sterne Licht absorbieren und aussenden.
Der Stickstoff stellt gerade ein weiteres Rätsel dar. GN-z11 zeigt Emissionen, die als ungewöhnlich hoher Anteil dieses Elements in der gesamten Galaxie interpretiert worden waren. Die neuen Messungen erlauben eine andere Deutung: Der Stickstoff könnte eher in sehr dichten Gasregionen um bestimmte Sterne konzentriert sein.
Die Forschenden vermuten insbesondere die Beteiligung massereicher, stickstoffreicher Wolf-Rayet-Sterne. Ihre Winde können das umgebende Gas lokal anreichern. Sehr heiße benachbarte Sterne würden anschließend genügend Strahlung liefern, um dieses Gas zum Leuchten zu bringen und die vom James-Webb-Teleskop beobachteten Emissionslinien zu erzeugen.
Diese Erklärung bedeutet nicht, dass GN-z11 kein besonders aktives Schwarzes Loch besitzt. Frühere Arbeiten fanden Hinweise auf ein wachsendes Schwarzes Loch. Die neue Studie versucht vielmehr zu bestimmen, welche Quelle bestimmte ultraviolette Eigenschaften der Galaxie dominiert, und die Sternmodelle reproduzieren die analysierten Daten besser.
Die Autoren haben ihre Ergebnisse beim Astrophysical Journal eingereicht. Weitere spektroskopische Beobachtungen müssen nun die verschiedenen Regionen von GN-z11 genauer voneinander trennen. Sie werden zeigen, ob der ungewöhnliche Stickstoff tatsächlich aus Gasansammlungen stammt, die von massereichen Sternen lokal angereichert wurden.