Astronomen enthüllen tiefste Zählung von Galaxiengruppen mit dem COSMOS-Web Survey
Neuer Katalog erweitert Kartierung der Struktur des Universums zu Beginn der Galaxienentstehung
Ein Team internationaler Astronomen, darunter Matteo Maturi vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH), hat im Rahmen der COSMOS-Web-Durchmusterung, einem der größten und ehrgeizigsten Programme, die bislang mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) der NASA durchgeführt wurden, einen bahnbrechenden neuen Katalog von Galaxiengruppen veröffentlicht. Die Studie mit dem Titel "The COSMOS-Web Deep Galaxy Group Catalog up to z=3.7" bietet einen beispiellosen Einblick in die großräumige Struktur des Universums, wie es vor mehr als 12 Milliarden Jahren existierte.
Mit Hilfe modernsten Technologie an Bord des JWST und tiefer Multiwellenlängen-Bildgebungsdaten sowie des an der Universität Heidelberg entwickelten AMICO-Algorithmus (Adaptive Matched Identifier of Clustered Objects) identifizierten und charakterisierten die Forscher über 1.000 Galaxiengruppen bis zu einer Rotverschiebung von 3,7, was einer Zeit entspricht, in der das Universum weniger als 12 % seines heutigen Alters hatte. Diese Gruppen stellen frühe Bausteine der kosmischen Struktur dar, die sich schließlich zu den heutigen Galaxienhaufen entwickelten.
"Dies ist der umfassendste Katalog seiner Art bei diesen Rotverschiebungen", sagte Greta Toni, leitende Forscherin von der Universität Bologna. "Zum ersten Mal sehen wir die Entstehung von Galaxiengruppen im frühen Universum auf dieser Detailebene."
Wichtigste Erkenntnisse und ihre Anwendungen
Der neue Katalog verfolgt Galaxienassoziationen bis zu einer Rotverschiebung von 3,7 und erforscht das kosmische Netz im frühen Universum weiter als jeder vorherige Katalog von Galaxiengruppen.
Die räumliche Verteilung von Galaxiengruppen zeigt bereits fadenförmige Strukturen und Überdichten, die frühe Signaturen des kosmischen Netzes sind, das nur wenige Milliarden Jahre nach dem Urknall entsteht.
Es wurde gezeigt, dass Gruppenumgebungen die Entwicklung von Galaxien auch in diesen frühen Epochen beeinflussen, wobei bei den Mitgliedsgalaxien eine verstärkte Sternentstehung und frühe morphologische Veränderungen beobachtet wurden.
Insgesamt bieten die neuen Katalogdaten einen entscheidenden Test für kosmologische Modelle und Simulationen, da sie reale Einschränkungen für die Art und Weise liefern, wie sich Materie im jungen Universum angesammelt hat. Daher wird erwartet, dass der Katalog zu einem Eckpfeiler für die Untersuchung von Umgebungseinflüssen auf die Galaxienentstehung, das Verständnis von Halos aus Dunkler Materie im frühen Universum und den Vergleich theoretischer Vorhersagen zur Strukturbildung wird.
"Dank JWST und COSMOS-Web und dem von uns entwickelten AMICO-Algorithmus schließen wir nun eine entscheidende Lücke in unserem Verständnis davon, wie Galaxien begannen, sich im kosmischen Netz zu organisieren", sagt Matteo Maturi, leitender Wissenschaftler am Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH). Prof. Maturi ist lokaler Experte für Kosmologie und ein Phänomen namens "Gravitationslinseneffekt", das es ermöglicht, die Menge an Materie im Universum zu quantifizieren und Rückschlüsse darauf zu ziehen, wie diese Materie im Universum verteilt ist.
Der gesamte Katalog wird derzeit von der COSMOS-Web-Kollaboration genau untersucht, um weitere Einblicke in die Entstehung von Galaxien und Strukturen zu erhalten. Bald wird er der Öffentlichkeit zugänglich gemacht und ermöglicht es Forscher:innen, die Umgebungen früher Galaxien in bisher unerreichter Detailgenauigkeit zu analysieren.
Über COSMOS-Web
COSMOS-Web ist die größte extragalaktische Durchmusterung, die jemals mit dem JWST durchgeführt wurde, und deckt mit den Instrumenten NIRCam und MIRI etwa 0,6 Quadratgrad des Himmels ab. Seine Aufgabe ist es, die Entwicklung der großräumigen Struktur des Universums und das Wachstum von Galaxien von der ersten Milliarde Jahre bis heute zu kartieren.
ORIGINALPUBLIKATION
Der COSMOS-Web Katalog tiefer Galaxiengruppen bis z=3.7, Greta Toni, Ghassem Gozaliasl, Matteo Maturi, et. al. (https://doi.org/10.1051/0004-6361/202553759 und arxiv.org/pdf/2501.09060)
ZUSATZINFORMATION
Homepage des COSMOS-Web-Projekts: https://cosmos.astro.caltech.edu/page/cosmosweb
ESA-Bild des Monats: https://esawebb.org/images/potm/
Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH): https://zah.uni-heidelberg.de/welcome
Forschungshomepage von Prof. Dr. Matteo Maturi: https://www.ita.uni-heidelberg.de/%7Ematuri/projects.htm
WISSENSCHAFTLICHER KONTAKT
Prof. Dr. Matto Maturi
Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH)
Institut für Theoretische Astrophysik (ITA)
maturi@uni-heidelberg.de
KONTAKT FÜR DIE MEDIEN
Dr. Guido Thimm
Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH)
thimm@uni-heidelberg.de
