James-Webb-Teleskop entdeckt ungeklärte Emissionslinie im Hubble Ultra Deep Field

Eine helle Linie ohne erkennbare Quelle

Das James-Webb-Teleskop (JWST) hat im Hubble Ultra Deep Field (HUDF) im Sternbild Fornax, auch Chemischer Ofen genannt, eine einzelne helle Emissionslinie im Nahinfrarotbereich bei rund 1,6 Mikrometern Wellenlänge registriert. Ein Objekt, das diese Strahlung erklären könnte, ist auf keiner bisherigen Aufnahme zu sehen. Als Messartefakt gilt sie nach Angaben des Forschendenteams als ausgeschlossen – die Herkunft bleibt offen.

Das Team um den Astrophysiker Mason S. Huberty von der University of Minnesota richtete das JWST zweimal auf die Region: im August 2023 und 88 Tage später im November 2023. Bei beiden Durchgängen lieferte das Instrument Nah-Infrarot-Spektrograf (NIRSpec) jeweils sieben Signale. Sechs davon ließen sich bereits bekannten, weit entfernten Galaxien zuordnen. Nur das siebte blieb rätselhaft.

Dabei handelt es sich nicht um eine bislang kaum beobachtete Himmelsgegend: Hubble richtete mehr als 270 Stunden auf eine Fläche, die kaum ein Zehntel des Vollmonddurchmessers misst, und fand darin knapp 10.000 Galaxien. Der Standard zählt das HUDF zu den gründlichsten durchleuchteten Stellen des Himmels überhaupt.

Bewusst anders gemessen

Huberty und sein Team setzten das NIRSpec anders ein als im Regelbetrieb. Statt einzelne bekannte Objekte mit winzigen Blenden gezielt anzusteuern, ließen sie mehr als 90 Prozent der Blenden offen. Die übrigen zehn Prozent wurden mit bekannten Vordergrundobjekten abgedeckt, deren Licht die geplanten Spektren verfälschen könnte. Das Verfahren trägt den Namen MOCSS (Multiobject Coronagraphy for Slitless Spectroscopy). Die Linie erschien in allen vier Beobachtungsreihen, die zeitlich versetzt und aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen wurden.

Vier Erklärungen, keine passt vollständig

Die Forschenden prüfen vier Möglichkeiten:

• Eine Galaxie aus dem frühen Universum: Ihr Licht hätte das damals vorhandene neutrale Gas nur schwer durchdringen können. Zudem wäre das Signal bei früheren Messungen aufgefallen.
• Eine jüngere Galaxie: Hier fehlen die zusätzlichen Spektrallinien, die zu erwarten wären.
• Eine Supernova: Auch in diesem Fall müssten weitere Linien auftreten – sie fehlen in den Daten.
• Ein Schwarzes Loch, das einen Stern zerstört: Der Vorgang könnte das Signal erzeugen, bislang gibt es jedoch keine weiteren Hinweise darauf, dass er stattgefunden hat.

Das eigentlich Ungewöhnliche

Auffällig ist nicht nur die Helligkeit der Linie, sondern ihr Fehlen in älteren Beobachtungen. In Hubble- und früheren JWST-Daten ist nichts zu sehen, obwohl das Signal hell genug gewesen sein sollte. Eine JWST-Beobachtung vom Oktober 2022 wäre es laut heise online kaum entgangen. Die Forschenden ziehen daraus in Betracht, dass die Emission damals womöglich noch gar nicht vorhanden war. In der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal bezeichnen sie den Fund als sehr ungewöhnlich und verweisen auf Hinweise auf extreme physikalische Bedingungen.

Was noch unklar ist

Weder die Entfernung noch die Natur der Quelle stehen fest. Es könnte sich um energiereiches Licht aus sehr großer Entfernung handeln oder um schwächeres Licht aus deutlich geringerer Nähe; allein aus der Wellenlänge lässt sich das nicht entscheiden.

Wie es weitergeht

Weitere Beobachtungen gelten den Forschenden als unverzichtbar, um die Rotverschiebung zu bestätigen und den physikalischen Ursprung der Emission zu klären. Eine tiefgehende und empfindlichere Spektroskopie könnte zusätzliche Emissionslinien aufdecken und damit Aufschluss über die Natur der Quelle geben.