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James-Webb hat 104 Sternenaufhellungen in ferner Drachen-Galaxie entdeckt
Kosmische Lupe: In einer rund 6,5 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie hat das James-Webb-Weltraumteleskop 104 kurzzeitige Aufhellungen entdeckt, die wahrscheinlich von extrem vergrößerten Sternen stammen. Der bisherige Rekord in derselben Galaxie lag bei 44 Ereignissen. Die neue Stichprobe verrät mehr über die hellsten Sterne und könnte helfen, die Verteilung der Dunklen Materie genauer zu untersuchen.
Santander (Spanien). Einzelne Sterne in weit entfernten Galaxien sind normalerweise zu lichtschwach, um sie vom übrigen Sternenlicht getrennt zu erkennen. Doch riesige Galaxienhaufen können als natürliche Teleskope wirken: Ihre Schwerkraft lenkt das Licht dahinterliegender Objekte ab und vergrößert sie.
Ein solcher Schwerkraftverstärker ist der Galaxienhaufen Abell 370. Er zieht das Licht der hinter ihm liegenden, als „Drache“ bezeichneten Galaxie zu einem langen Bogen auseinander. Besonders nahe den Linien stärkster Vergrößerung können Sterne im Vordergrund die Helligkeit einzelner Sterne dieser Hintergrundgalaxie für Tage oder Wochen zusätzlich verstärken.
Forscher des Instituto de Física de Cantabria (IFCA) um Dr. José María Palencia haben dafür Aufnahmen des James-Webb-Teleskops aus den Jahren 2022 bis 2024 ausgewertet. Sie verglichen Bilder in vier Infrarotfiltern und suchten nach punktförmigen Helligkeitsänderungen entlang des Drachenbogens. Solche kurzzeitigen Aufhellungen entstehen, wenn Hintergrundsterne die besonders stark vergrößernden Bereiche der Gravitationslinse durchqueren.
Zunächst lieferte die Auswertung 224 einzelne Nachweise, darunter aber zahlreiche Mehrfachmessungen derselben Aufhellung in verschiedenen Filtern oder Beobachtungsphasen. Nach dem Zusammenführen solcher Wiederholungen blieben 104 unterscheidbare Ereigniskandidaten übrig. Die Zahl bezeichnet ausdrücklich Aufhellungsereignisse und nicht zwingend ebenso viele verschiedene Sterne, denn einzelne Quellen könnten mehrfach auffallen.
Damit liegt die bislang größte bekannte Stichprobe solcher stark vergrößerten Sternkandidaten innerhalb einer einzigen Galaxie vor. Frühere Beobachtungen hatten im Drachenbogen 44 entsprechende Ereignisse erfasst, sodass der neue Katalog mehr als doppelt so umfangreich ist.
Bei besonders deutlichen Signalen in mindestens zwei Filtern lässt sich auch die Farbe des verstärkten Sternenlichts abschätzen. Dabei fanden sich ungefähr gleich viele blaue wie rote Kandidaten sowie einige gelbliche Ereignisse. Das passt zu einer Mischung blauer und roter Überriesen und deutet auf eine Galaxie hin, in der weiterhin Sterne entstehen.
Allerdings verraten die gemessenen Farben noch nicht zweifelsfrei, um welche Sterntypen es sich jeweils handelt. Staub innerhalb der Galaxie kann das Licht röter erscheinen lassen, und für viele Ereignisse fehlen Messungen in genügend unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. Auch deshalb erlaubt die neue Stichprobe bislang nur statistische Rückschlüsse auf die Sternpopulation.
Aus der räumlichen Häufigkeit der Aufhellungen lässt sich zudem abschätzen, wie schnell die Zahl der Sterne mit zunehmender Leuchtkraft abnimmt. Unter Annahme eines bestimmten Gravitationslinsenmodells ergibt sich dafür ein Steigungswert von 2,18 mit einer Unsicherheit von minus 0,30 bis plus 0,20. Dieser Wert ist eine modellabhängige Schätzung und keine direkte Zählung sämtlicher besonders heller Sterne.
Auch die Verteilung der Aufhellungen auf beiden Seiten einer Linie maximaler Vergrößerung ist aufschlussreich. Nahe dieser sogenannten kritischen Linie zeigt sich im bevorzugten Linsenmodell eine Ungleichverteilung: Auf einer Seite fehlen Ereignisse, während sie auf der anderen häufiger vorkommen. Eine solche Asymmetrie kann Hinweise auf kleine Unterschiede in der Massenverteilung des Vordergrundhaufens liefern.