Gedanken über die Frühzeit des Universums

1. JWST & Subaru entdecken bisher „verhüllte“ Quasare bei z > 6


iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/addf4e

Das JWST hat eine überraschend große Population verdeckter, leuchtschwacher aktiver Galaxienkerne (AGNs) in der Epoche der Reionisierung (EoR) entdeckt...
(Nachgelesen: Alle Quasare sind extrem helle AGN, aber nicht alle AGN sind Quasare.) Ihr Licht ist Milliarden von Lichtjahren weit sichtbar und kann das Licht der umgebenden Galaxie fast vollständig überstrahlen…

Supermassereiche schwarze Löcher, die riesige Mengen an Materie verbrauchen und als helle Quasare leuchten, während sie in dichten Staubwolken verborgen sind, wurden schon lange in einer frühen Periode des 13,8 Milliarden Jahre alten Kosmos vermutet - „Kosmische Morgenröte“.

Dies ist die erste Entdeckung verborgener, aber heller Quasare im frühen Universum. Wir schätzen die AGN-Zahlendichte unter ähnlich leuchtkräftigen Lyα-Emittern auf über 2 × 10−8 Mpc−3. Diese Dichte ist vergleichbar mit der von klassischen Quasaren mit ähnlicher Kontinuumsleuchtkraft, was darauf schließen lässt, dass ein erheblicher Teil der aktiven SMBHs im EoR verdeckt ist und in früheren Untersuchungen im Rest-UV übersehen wurde.

Ich finde es etwas verwunderlich, diese Menge an Quasare mit Millionen bis Milliarden Sonnenmassen, „plötzlich zu entdecken“, ich meine, anders gefragt, wie viel Materie/Energie könnte es in der Frühzeit (oder heute) „noch“ gegeben haben oder geben, die derart staubumhüllt sind, sodass sie bisher „übersehen“ wurden und es erst dank unserer heutigen (und künftigen) Tools beginnt diese zu entdecken - falls es noch weitere „verhüllte“ Objekte gibt „da draußen“ - wohlmöglich gibt es mehr als knapp 5% sichtbare Materie?

PS
Da es äußerst schwierig ist, JWST-Forschungszeit zu erhalten, es bewerben sich mehr Wissenschaftler als Zeit zur Verfügung steht – ist es beachtenswert, dass das Team nicht nur über ein genehmigtes JWST-Zyklus-4-Programm (GO 7491, PI: Y. Matsuoka) verfügt, sondern auch einen Auftrag um weitere 30 SHELLQs-Galaxien im EoR zu beobachten, genehmigt bekam, darunter auch solche mit schwacher Lyα-Emission, was weitere Hinweise auf eine Verbindung zwischen den beiden unterschiedlichen AGN-Populationen („verhüllt/unverhüllt“) liefern könnte. Ich bin gespannt!

2. Entstehung massereicher Sterne mit geringer Metallizität nicht nur in der Frühzeit


iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/addf4b  

Erster Teil einer Reihe von Artikeln über die Low-Metallicity Star Formation (LZ-STAR) - Durchmusterung der Region Sh2-284 (demnächst S284 bezeichnet), die mit Z∼0,3 – 0,5Z⊙ eine der Sternentstehungsregionen mit der geringsten Metallizität unserer Galaxie ist; Entdeckung eines massereichen Sterns mit zwei Jets am Rand unserer Milchstraße, 15 000 LJ von der Erde entfernt, auf einem neuen Bild der Nahinfrarotkamera des Webbs zu sehen. Video unten.

Das JWST kann die Struktur von Sh2-284 erkennen: Filamente, Knoten, Bugstoßwellen und lineare Ketten aus klumpigem Material, die alle aus den Wechselwirkungen der Jets mit dem umgebenden interstellaren Medium entstehen. Modelle der Sternentstehung legen nahe, dass die Größe der Jets mit der Größe des Sterns, der sie erzeugt, korreliert.

Es entsteht offenbar ein „neuer“ Cluster:

The JWST/NIRCam images reveal the presence of a nascent star cluster of about 200 detected members, whose detailed properties are the focus of the next paper in this series. A spectacular bipolar outflow traced by H2(0–0 S(9)) emission is seen to be launched from a protostar near the center of the cluster (in projection). The outflow spans a total length of 2.6 pc on the sky and is also clearly seen in CO(2–1) emission, with the kinematics indicating an orientation near that of the plane of the sky. (Conclusion, second Point)

Dabei lese ich immer wieder, dass die Sternentstehungsrate der Milchstraße bei 1 liegt...

Stellar jets  (Sternenjets?) are frequently seen being launched by lower mass stars as those stars form. The jets are fueled by material, mostly hydrogen gas, falling onto the growing star. This material bunches up into a disk around the young protostar. Some of the material in the disk is absorbed by the star, increasing its mass, but if too much material bunches up in the disk, some of the excess is flung away by tightly wound magnetic fields that beam the material out in two jets along the young star's axis. Low-mass stars form in relatively orderly fashion, but one theory of the formation of more massive stars — the type of stars that go supernova — is that their accretion of infalling gas is more chaotic. If this were the case, it would result in the star and its accretion disk wobbling about, and the jets moving, twisting and spraying across a larger area. However, the JWST image of Sh2-284 shows no evidence of the jets having moved, with them being straight and pointing almost 180 degrees opposite one another. This implies the star's formation has not been chaotic at all.(space.com)

Ich kannte bisher nur GRB, die aus zwei Polen einer Akkretionsscheibe eines SL (oder vom EH?) schießen...

Ist es nicht etwas seltsam, dass durch Gravitation bzw. Zentrifugalkraft, eine Kugel- und eine Scheibenform entstehen, obwohl beide „Objekte“ dicht beieinanderliegen? Der wachsende Protostern könnte sich das gesamte „Material“ aus der Akkretionsscheibe doch komplett einverleiben, wieso "Happen für Happen", wieso sollte ein Teil davon als Jets „entgehen“? Die dafür verantwortlichen E/M Felder wirken sich demzufolge nicht auf das SL aus, das „einmal gefüttert“ wird und „einmal keine Nahrung erhält“, es kann doch kaum sein, dass das Loch nicht „so viel auf einmal verschlingen kann“? (Allerdings wird es in etwa so beschrieben.)
Wie genau laufen beide "Mechanismen" ab:
- aus SL/SMBH - oder einem entstehenden Stern -  & JETS & sofern vorhanden, Quasaren & Halo/Umgebung & weiteren etwaigen "Korrelationen"? 🤔

Mondlicht2 schrieb:

Ist es nicht etwas seltsam, dass durch Gravitation bzw. Zentrifugalkraft, eine Kugel- und eine Scheibenform entstehen

Vermutlich dauert es ein bisschen, bis aus einer Wolke eine Kugel und aus einer Kugel eine Scheibe wird.
Kugelsternhaufen sollen zwar besonders alt sein, aber sie haben wohl zu wenig Materie für eine Scheibenbildung.

Mondlicht2 schrieb:

Ich finde es etwas verwunderlich, diese Menge an Quasare mit Millionen bis Milliarden Sonnenmassen, „plötzlich zu entdecken“

Wenn etwas unsichtbar ist, weil es zu dunkel ist, dann kann man das mit einem lichtstärkeren Instrument "plötzlich" sehen.

Die Staubmengen im frühen Universum dürften der höheren Dichte geschuldet sein. Im Laufe der Zeit, also in einer späteren Ära, ist der Staub dann verschwunden, weil er Sterne gebildet hat oder akkretiert wurde.

Rainer Raisch schrieb:

Mondlicht2 schrieb:

Ist es nicht etwas seltsam, dass durch Gravitation bzw. Zentrifugalkraft, eine Kugel- und eine Scheibenform entstehen

1. Vermutlich dauert es ein bisschen, bis aus einer Wolke eine Kugel und aus einer Kugel eine Scheibe wird.
Kugelsternhaufen sollen zwar besonders alt sein, aber sie haben wohl zu wenig Materie für eine Scheibenbildung.

Mondlicht2 schrieb:

Ich finde es etwas verwunderlich, diese Menge an Quasare mit Millionen bis Milliarden Sonnenmassen, „plötzlich zu entdecken“

Wenn etwas unsichtbar ist, weil es zu dunkel ist, dann kann man das mit einem lichtstärkeren Instrument "plötzlich" sehen.

2. Die Staubmengen im frühen Universum dürften der höheren Dichte geschuldet sein. Im Laufe der Zeit, also in einer späteren Ära, ist der Staub dann verschwunden, weil er Sterne gebildet hat oder akkretiert wurde.



 

1

Alle Zitate:
iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/addf4b

Vorweg:

Star formation is a fundamental, yet poorly understood, process of the Universe. (Abstract)

Kugelsternhaufen? Habe ich “globular star cluster“ überlesen? Du denkst im Paper geht es nicht um einen „normaler cluster“? Zu wenig Sterne? Kann schon sein...
Aber die Bezeichnung wird eh nicht so die Geige spielen:

The JWST/NIRCam images reveal the presence of a nascent star cluster of about 200 detected members, whose detailed properties

Objekte mit Massen von:

ALMA 1.3 mm continuum observations reveal a population of 22 dense cores with masses ranging from ∼0.37 M⊙ to ∼68 M⊙.

… es geht speziell um die massereichen Sterne von der "Truppe". Geringe Metallizität. Die wahrscheinlich nur ein paar 100 Millionen Jahre „leben“ +-

Ich glaube, wir haben uns „noch nicht ganz getroffen“, lieber Rainer: ich überlege wie und warum z.B. in einer kleinen Sternentstehungsregion wie S284 am Rande der Milchstraße, innerhalb von 100 bis 1 Million Jahren bzw. unbekannt - ein System aus Sternen (in Kugelform, durch Gravitation) mit Akkretionsscheiben über ihnen (in Scheibenform, durch Zentrifugalkraft) - korrelierter Weise entsteht wie angenommen wird; AGNs, Quasare oder Jets … gehören natürlich auch zum „System“, dass man sich wie erwähnt „vernetzt“ vorstellt. Ich auch. Das Universum - "the machine", hahaha, statt des Entstehens von Akkretionsscheiben, die über Sternen oder SL deren "Verköstigung" übernehmen - aber auch Jets ausspucken können(scheinbar) bei „Belieben, Lust und Laune?“ - - -  btw. wie lange wächst ein Stern überhaupt nach der Zündung, ist der Prozess einmal abgeschlossen? Vorausgesetzt, Material steht zur Verfügung. Hintergrund: im Paper ist von „wachsenden Sternen“ die Rede. - - - die Gravitation die dem Protostern die Kugelform verleiht,  könnte doch dem Stern/SL während ihrer Entstehungsprozesse auch das Akkretionsscheibenmaterial "ins Maul stopfen" statt eine Akkretionsscheibe zu bilden. Die üblichen Erklärungen überzeugen mich nicht, von wegen, wenn das SL "satt" ist kann es kein Material aus der Akkretionsscheibe mehr aufnehmen und dann...Jets...

Abgesehen davon, dass ich Jets bei der Sternentstehung nicht kannte, und über die weitaus höhere Sternentstehungsrate als gedacht staune, bin ich total angefixt und werde über eines meiner Lieblingsthemen noch eine Weile nachzudenken haben. Ich will wissen wie das System funzt, so, dass es mich überzeugt.


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Das klingt logisch. Die Dichte muss höher gewesen sein, stimmt.

Nee, verschwunden kann man aber nicht sagen. Ich lese oft von (generellen) Problemen durch Staub bei Durchmusterungen unabhängig von der "Frühzeit". Stichwort: In Sternentstehungsregionen z.B. oder nach SNe Nebulae etc. - ich denke auch an Freedman...

Mich frappierte aber am meisten, dass dieselbe Menge +- "verhüllter" Quasare mit Millionen und Milliarden Sonnenmassen wie die "hüllenlosen" anscheinend existiert. Materie mit der vorher nicht gerechnet worden war sozusagen. Und man wird hypothetisch "noch mehr finden"... "besser ausleuchten"... vielleicht sind es mehr als 5%sichtbare Materie. Na, in 50 Jahren, wenn ich langsam klapprig werde, bin ich ja mal sehr gespannt...

Mondlicht2 schrieb:

Kugelsternhaufen

Nur ein (völlig anderes) Beispiel

Mondlicht2 schrieb:

wie und warum z.B. in einer kleinen Sternentstehungsregion wie S284 am Rande der Milchstraße

Du bzw der Artikel spicht von z = 0,3-0,5 . z=0,3 ist bereits eine Entfernung von 4.033 Gly. Was soll das mit dem "Rand der Milchstraße" zu tun haben? Verstehst Du das?

Im ersten Artikel ist sogar von "galaxies at z > 6" die Rede. Was hat das mit dem zweiten Artikel zu tun?

Mondlicht2 schrieb:

Ich glaube, wir haben uns „noch nicht ganz getroffen“

So ist es, ich sehe keinen Roten Faden in Deinen Posts. Worum geht es denn überhaupt?
Ich verstehe auch nicht den Zusammenhang zwischen beiden Artikeln?

Es wäre mir lieb, wenn Du den Inhalt der beiden Artikel bzw deren Pointe in ein paar Zeilen zusammenfassen könntest, sonst lese ich diese nämlich nicht.

Das im Abstract geschilderte Thema " we introduce the Low-metallicity Star Formation" interessiert mich nämlich nicht besonders. (Was hat denn die Milchstraße mit der Früheit des Universums zu tun?)
Gleiches gilt für den ersten Artikel "Here we report the discovery of obscured quasars"
Auch das Thema des Threads ist so allgemein, und in Deinen beiden Posts kann ich gar keine "Gedanken" finden, die über das hinausgehen, worauf ich geantwortet hatte bzw im nächsten Post antworte.

Mondlicht2 schrieb:

Die üblichen Erklärungen überzeugen mich nicht, von wegen, wenn das SL "satt" ist kann es kein Material aus der Akkretionsscheibe mehr aufnehmen und dann...Jets...

Das ist nur eine Metapher für die Beschreibung des Zustands, nicht des Grundes.

Mondlicht2 schrieb:

Der wachsende Protostern könnte sich das gesamte „Material“ aus der Akkretionsscheibe doch komplett einverleiben, wieso "Happen für Happen",

Er "kann" gar nichts, sondern er bekommt, was den Gesetzen der Physik gehorcht.
Je nach Drehimpuls fällt ein Objekt direkt in die Mitte oder spiraliert langsam nach innen. Das kann für jedes Objekt anders sein.
Eine dichte Akkretionsscheibe kann natürlich den direkten Fall von anderen Objekten verhindern und in die Rotation zwingen. In der Akkretionsscheibe können größere Objekte durch Gezeitenkräfte zerrissen werden und es bleibt eine Staub-Gaswolke.