Z = 25

Schaut mal hier rein!  Es wird immer verrückter.  

arxiv.org/abs/2503.15594
z∼25 estimated

Sehr aufmerksam, Rainer.

Das Erstgenannte Paper -
The rise of the galactic empire: ultraviolet luminosity functions at z ∼ 17 and z ∼ 25 estimated with the MIDIS+NGDEEP ultra-deep JWST/NIRCam dataset
arxiv.org/abs/2503.15594
  (von Gonzales und Team) wurde immerhin auf ApJ veröffentlicht, peer reviewed also.
Das Wichtigste:

Mit Belichtungszeiten in Breitband-NIRCam-Filtern zwischen 33 und 90 Stunden im gemeinsamen Bereich und 15 bis 45 Stunden in nicht überlappenden Regionen liefert die Kombination von MIDIS- und NGDEEP-Daten den bisher tiefsten JWST-Datensatz und erreicht 5σ-Tiefen unter 31 mag. Wir nutzen diese Daten, um nach Galaxien mit z > 16 zu suchen, die als F200W- und F277W-Aussetzer identifiziert wurden.  ... Nach einer Auswahl basierend auf Photometrie, photometrischen Rotverschiebungswahrscheinlichkeitsverteilungen und visueller Inspektion finden wir sechs Galaxienkandidaten mit z ∼ 17 und drei mit z ∼ 25. ...

Die Kandidaten sind kompakt. Zwei der sechs Galaxien mit z ∼ 17 und alle Kandidaten mit z ∼ 15 weisen punktförmige Morphologien auf, was zu zirkularisierten effektiven Radien von etwa 50 pc führt.  Vier Quellen mit z ∼ 17 sind ausgedehnter und weisen Radien von etwa 100–250 pc auf. Wir konstruieren UV-Leuchtkraftfunktionen und integrieren sie, um die kosmische Leuchtkraftdichte zu erhalten. Im Vergleich mit Literaturergebnissen bei z ≤ 12 stellen wir fest, dass die Anzahldichte der Galaxien um MUV ∼ −18,5 mag von z ∼ 12 auf z ∼ 17 um den Faktor ∼ 4 und von z ∼ 25 auf z ∼ 25 um den Faktor ∼ 25 abnimmt. Eine ähnliche Entwicklung ist für die Leuchtkraftdichte zu beobachten, die sich bei z ≳ 10 proportional zu (1 + z)−5,3 entwickelt. Im Vergleich zu einer Zusammenstellung aktueller Galaxienentwicklungsmodelle (Dekel et al. 2023, Li et al. 2024, Ferrara et al. 2023, Somerville et al. 2025, Yung et al. 2025) finden wir bis z ∼ 17 eine relativ gute Übereinstimmung mit Modellen, in denen die Sternentstehungseffizienz höher in frühen Zeiten, mit einer deutlichen Entwicklung bei z ≳ 12 (siehe aber auch Feldmann et al. 2025).  Derzeit gibt es in der Literatur nur wenige zuverlässige Vorhersagen zur Anzahldichte von Galaxien bei z ≳ 20.

Wenn sich die Emissivität von Galaxien nicht mit der Rotverschiebung entwickelt, d. h. Galaxien unabhängig von ihrer Rotverschiebung durch das gleiche Masse-Licht-Verhältnis charakterisiert sind, und diese Emissivität von Sternen dominiert wird, dann muss sich die Sternentstehungseffizienz mit zunehmender Rotverschiebung von einigen Prozent bei z ∼ 10 auf ∼ 20 % bei z ∼ 17 und mindestens ∼ 60 % bei z ∼ 25 entwickeln. Insgesamt deuten unsere Ergebnisse auf eine sehr schnelle Entwicklung der Galaxienbildung von z ∼ 25 bis z ∼ 12 hin. Dies deutet auf die Epoche zwischen 100 und 350 Millionen Jahren nach dem Urknall als den Aufstieg des Galaxienbildungsimperiums hin, als Galaxien im Universum allgegenwärtig zu werden begannen. Aus Beobachtungssicht kommen wir in diesem Artikel zu dem Schluss, dass die Auswahl robuster Galaxienkandidaten bei z ∼ 17 und z ∼ 25 angesichts der starken Entwicklung das Erreichen von Helligkeiten in den Auswahlbändern (F277W und rötere Filter) von mindestens 31 mag erfordert, ∼ 1,5 mag tiefer im Dropout-Filter (F200W und F277W). Dies ist mit ≥ 100 Stunden Integrationszeit pro Band erreichbar, wobei bis zu zehn Kandidaten pro NIRCam-Ausrichtung erwartet werden.

Das Zweitgenannte Paper - A&A - nicht peer revied

Beyond the first galaxies primordial black holes shine
arxiv.org/abs/2503.18850

Von Matterie & Team
Das Wichtigste

Wir haben gezeigt, dass die Entdeckung von neun Kandidatengalaxien bei z = 17 und z = 25, falls bestätigt, praktisch unmöglich mit den Vorhersagen aktueller Galaxienentstehungsmodelle in Einklang zu bringen ist.

PBH ist daher die einzige bisher verfügbare Alternative. Alternative Erklärungen, wie isolierte große Cluster (≈ 107 M⊙) massereicher (m⋆ = 103 M⊙) Pop-III-Sterne, sind bedingt möglich, erfordern jedoch extreme und sehr unwahrscheinliche Bedingungen, die dennoch mittels UV- (z. B. HeII, CIII]) und FIR-Emissionslinien (z. B. [CII], [OIII]) oder Gravitationswellen getestet werden können.

 Auch wenn die frühen z Angaben geschätzt sind, könnte die Stern- und Galaxienbildung früher begonnen haben als vor 20 Jahren gedacht - z ∼ 25(?) bis >12 die höchste Sternbildungseffizienz - wegen der enormen Leuchtkraft der Galaxien (wenn es Galaxien sind oder Protogalaxien) was eigentlich schon 2024 bekannt war, wir sprechen von der Zeit 100-350 Mill. JndU - ich vermisse Fehlerbalken Angaben. (Damit liegen die früheren Annahmen zur Zeit der höchsten Sternentstehungsrate in den ersten beiden Jahrmilliarden gar nicht oder nicht weit daneben.)
Es lief wie es aussieht schneller und nicht so linear ab, erst die Sterne und dann, sondern Sterne mit "wachsenden" (Proto-) Galaxien parallel, SMBH müssten nicht aus PBH entstanden/gewachsen sein, wie Matteri vorschlägt: ja, was er sogar als einzige Alternative s.o. benennt, da hat er voll den Tunnelblick - aber ob aus DM Halos oder Sternleichenmergings bis SL Mergings, alles zusammen, mit relativ kurzen Sternlebenszeiten, es lief vielleicht chaotisch ab und - eben - viel schneller als frühere Modelle voraussagten, was aber (für mich) ganz einfach in der Natur der Sache ursächlich ist und unseren heutigen "Tools" wie JWST zu danken - da muss man nicht nach "neuer Physik" schreien... Der Unterschied der Radien ist doch ungewöhnlich groß in so kurzer Zeit!, oder? (6 Galaxienkandidaten z ∼ 15 bzw.17 - punktförmige Morphologien, was zu zirkularisierten effektiven Radien von etwa 50 pc führt; vier Quellen mit z ∼ 17 sind ausgedehnter und weisen Radien von etwa 100–250 pc auf.
Ab welcher Dichte bzw. Ausdehnung kann man überhaupt von-bis "Galaxien" oder "Protogalaxie" zu dieser frühen Zeit sprechen? Ich will darauf hinaus, dass doch auch andere extrem leuchtstarke Objekte aus der Frühzeit wie Quasare detektiert wurden, auch unbekannter Quellen, ich komme darauf zurück...

 

Gegoogelt habe ich: Die Rotverschiebung der Hintergrundstrahlung beträgt z = 1089.

Wenn das stimmt, was ist an z=25 so außergewöhnlich?

z = 10 entspricht nach Müllers Angabe, weiß nicht mehr genau, um 400 Mill. JndU

Die CMB wurde emittiert, als das Universum viel heißer und dichter war als heute.
Mit der Ausdehnung des Universums dehnte sich auch der Raum zwischen den Objekten aus, wodurch sich das Licht der CMB dehnte und rotverschoben wurde.

Von z = 1089 entsprechend 380 000 JndU ... ca. 100-350 Millionen Jahre später ... z = 25 - 17 - 15 - 14,2 JADES ...12 ... bis 0 (heute). Ein ganz schöner Sprung aber stimmt das? Grafik.

Wie groß muss die Differenz, hypothetisch, und damit die Abkühlung des Universums, vom Urknall bis 380 000 Jahre danach gewesen sein? (In dieser Zeitspanne muss doch die Abkühlung am größten gewesen sein...?) Aber dazu müsste man (genau) wissen wie der Urknall vonstatten ging, denn an unendlich dichte und heiße Singularitäten glaube ich keine Sekunde. - Alle "Zahlen" müssen kritisch betrachtet werden.

 The lookback time of extragalactic observations by their cosmological redshift up to z=20. [3]

en.wikipedia.org/wiki/Chronology_of_the_universe

www.mpg.de/18186541/original-1707901934....0037036602aa86f7c8a2

 

Clauss schrieb:

Gegoogelt habe ich: Die Rotverschiebung der Hintergrundstrahlung beträgt z = 1089.

Wenn das stimmt, was ist an z=25 so außergewöhnlich?

So weit ich das verstanden habe geben unsere Modele nicht her wie so schnell so große Objekte entstehen konnten, die dann auch schon so stark gestrahlt haben.

FabsOtX schrieb:

Clauss schrieb:

Gegoogelt habe ich: Die Rotverschiebung der Hintergrundstrahlung beträgt z = 1089.

Wenn das stimmt, was ist an z=25 so außergewöhnlich?

So weit ich das verstanden habe geben unsere Modele nicht her wie so schnell so große Objekte entstehen konnten, die dann auch schon so stark gestrahlt haben.




 

Allen mitlesenden users möchte ich ein super tolles Sommersonnenwochenende wünschen -

...und für euch, und auch für mich, zusammenstellen, welche Hypothesen es gibt, die erklären sollen, wie Millionen und Milliarden M☉ schwere Sterne und SL/SMBH in den ersten 500 Millionen JndU zustande gekommen sein könnten, neben DM Halos, Gasakkretion und mergings:

- Vorweg, die direkte Beobachtung des frühen Universums ist natürlich eine Herausforderung, die es schwierig macht, die - genauen - Mechanismen der Entstehung SMBH zu bestimmen.
- Die allerersten Sterne, sog. Population III, waren deutlich massereicher als heutige Sterne und hatten eine sehr kurze Lebensdauer. Sie bzw. auch ausreichend kalte + dichte Gasblasen, könnten direkt zu SL kollabiert sein und hypothetisch als „Keimzellen“ (PBH – primordiale black holes) für SMBH gedient haben.
en.wikipedia.org/wiki/Direct_collapse_black_hole
- Schnelleres Wachstum (als gedacht) durch Akkretion und Mergings: Eddington-Grenze: Als sich im frühen Universum (Proto-)Galaxien bildeten und verschmolzen, verschmolzen auch ihre (Proto-)SL/SMBH wodurch ihre Masse rapide zunahm.
- SL können zwar durch Akkretion „wachsen“, ihr „Wachstum“ ist jedoch durch den Strahlungsdruck des einfallenden Materials begrenzt. >>>
- Eigentlich: es scheint aber so zu sein, dass einige SMBH diese Grenze überschritten haben könnten… durch das „Verschlucken“ kleinerer SL oder wie auch immer aber es könnte auch sein:
- Gerade las ich eine Arbeit, die die „Giganten Masse“ früher Sterne und SL in Frage stellt, will sagen, nichts ist in Stein gemeißelt,
- Formation of Supersonic Turbulence in the Primordial Star-forming Cloud
iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adf18d

Mondlicht

PS
Kennt ihr weitere Hypothesen?