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?

Clauss schrieb:

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

Es geht um die Klumpung.....zur Zeit der Entstehung der CMB betrugen die Dichtefluktuationen lediglich 0.001 %.

Ich habe allerdings noch keine rechnerische Abschätzung der Galaxienbildung oder Sternbildung gesehen.

Die Simulationen setzen hingegen erst zu einem späteren Zeitpunkt ein, wobei die Startwerte der Dichtefluktuationen fiktiv sein dürften.

Das Modell von Navarro-Frenk-White basiert (üblich) auf einer anfänglichen Überdichte von 200, also 20000%.

Das heißt, es geht um die Strukturbildung nach dem Zeitpunkt der Entkopplung der Hintergrundstrahlung?

Dann wäre diese Beobachtung auch nur ein Stein in der Reihe mehrerer Berichte, dass die Strukturbildung schneller abgelaufen sein musste, als wir anhand unserer Modelle angenommen haben.

Clauss schrieb:

Das heißt, es geht um die Strukturbildung nach dem Zeitpunkt der Entkopplung der Hintergrundstrahlung?

Dann wäre diese Beobachtung auch nur ein Stein in der Reihe mehrerer Berichte, dass die Strukturbildung schneller abgelaufen sein musste, als wir anhand unserer Modelle angenommen haben.

Ja Genau! Und direkt auch ein anschauliches Beispiel dafür warum es nicht in unser Bild passt.
Wie kommst du darauf die Strukturbildung auf den Zeitpunkt nach der Entkopplung der Hintergrundstrahlung zu begrenzen?

FabsOtX schrieb:

Clauss schrieb:

Das heißt, es geht um die Strukturbildung nach dem Zeitpunkt der Entkopplung der Hintergrundstrahlung?

Dann wäre diese Beobachtung auch nur ein Stein in der Reihe mehrerer Berichte, dass die Strukturbildung schneller abgelaufen sein musste, als wir anhand unserer Modelle angenommen haben.

Ja Genau! Und direkt auch ein anschauliches Beispiel dafür warum es nicht in unser Bild passt.
Wie kommst du darauf die Strukturbildung auf den Zeitpunkt nach der Entkopplung der Hintergrundstrahlung zu begrenzen?

 

Denkst du, dass die Strukturbildung NOCH früher begann als 380 000 Jahre ndU - Übergang von der Strahlungsdominierten zur Materiedominierten Ära - davor heißes dichtes Plasma - also, immer vorausgesetzt, unser Wissen ist korrekt/bessere Tools oder die Hilfe von AI bei der Datenauswertung vergrößern/verbessern es...
Es ist auch schwierig, weil "wir" nicht wissen, wann DM entstand und wie - und ob es die DM Halos überhaupt gibt, also, absolut sicher...


Und wieso passt es nicht in "unser" Bild? Wen/was meinst du? Weil die ersten gravitativ gebundenen Systeme wie Galaxien möglicherweise 100 Mill. J +- früher entstanden sind/Strukturbildungsprozesse schneller abliefen als noch vor 20-50 Jahren gedacht?* Liegt das nicht in der Natur der Sache?
*(Und da wäre ich auch noch vorsichtig- interessante - und neue - Nature und Science Papers/Links später wenn Zeit) 

Mondlicht2 schrieb:

Denkst du, dass die Strukturbildung NOCH früher begann als 380 000 Jahre ndU - Übergang von der Strahlungsdominierten zur Materiedominierten Ära - davor heißes dichtes Plasma 


 

Oh ja da gehe ich fest von aus!

Ich sage sogar das die Entstehung des "heißen Plasmas davor", erst durch die Strukturbildung in einem Kalten Plasma(noch vor dem Heißen Plasma) möglich war.

FabsOtX schrieb:

Mondlicht2 schrieb:

Denkst du, dass die Strukturbildung NOCH früher begann als 380 000 Jahre ndU - Übergang von der Strahlungsdominierten zur Materiedominierten Ära - davor heißes dichtes Plasma 


 

Oh ja da gehe ich fest von aus!

Ich sage sogar das die Entstehung des heißen Plasmas davor erst durch die Strukturbildung in einem Kalten Plasma, noch davor, möglich war.
 

Verstehe. Intuitiv oder auf welchen Papers ruht deine Vermutung?
Man kann natürlich denken was man will und jeder hat seine eigenen Hypothesen und oder Theorien.
Ich versuchte nur den "offiziellen Status Quo" zu nennen/JWST.

Mondlicht2 schrieb:

Verstehe. Intuitiv oder auf welchen Papers ruht deine Vermutung?


 

Einfache Mechanik, etwas Hydrodynamik und etwas Thermodynamik.

Hallo!

Ich kann folgende Werte nicht nachvollziehen: zwischen z: einerseits den aktuell am weitest entfernten Galaxien JADES-GS z = 14,2 +0,08/-0,20≙300 Millionen JndU & MoM z = 14,44+0,02/-0,02 ≙ 280 Millionen JndU - arxiv.org/html/2505.11263v1 - noch nicht bestätigtes Preprint, submitted on 16 May 2025, und, andererseits z ≈ 1089 CMB entsprechend 380 000 JndU; wurde der Wert geschätzt oder berechnet, und wenn, wie, bitte, und, zweitens, wie kommt man auf z ≈ 17 ≙ 230 Millionen JndU und z ≈ 25 ≙ 130 Millionen… arxiv.org/abs/2503.15594 ?
Hat das jemand nachgerechnet? Rainer? Yukterez? Ich meine, die MoM Veröffentlichung vom Juni mit z 14,44 ist noch nicht einmal bestätigt…
Wie weit können denn nun unsere Sonden "sehen"? Planck 380 000 JndU, JWST erst hieß es 300 000, und das war schon der Hammer. Jetzt 280 000 JndU ...?

Ich glaube nicht, dass irgendjemand jemals bezüglich Photonen weiter zurückschauen kann als bis zur Entkopplung der Hintergrundstrahlung.

Die Hintergrundstrahlung selbst wird ja gemessen und alles danach können unsere Teleskope theoretisch einfangen. Die Frage ist hier, wie lange nach der Entkopplung die ersten sichtbaren Strukturen auftauchen.

Die Zeit zwischen Urknall und der Entkopplung kann denke ich nicht gemessen sondern nur durch Modelle abgeschätzt werden.

FabsOtX schrieb:

Ich sage sogar das die Entstehung des "heißen Plasmas davor", erst durch die Strukturbildung in einem Kalten Plasma(noch vor dem Heißen Plasma) möglich war.

Vor dem heißen Plasma gibt es kein kaltes Plasma.
Es gibt zuerst Vakuum (Inflationsphase) und danach nur noch heißes und langsam abkühlendes Plasma.

Die Strukturbildung zur Zeit der Rekombination ist ja in der CMB objektiv sichtbar. Mehr Struktur gibt es also zu dieser Zeit nicht. Allerdings sieht man nicht die Struktur der DM, die die sichtbare Struktur der Baryonischen Materie erzeugt hat. Die Struktur der DM muss man daher aus der CMB rekonstruieren, um dann auch die weitere Entwicklung der baryonischen Materie seither zu berechnen.

Darüber habe ich allerdings noch nie etwas Konkretes gehört.

Gemini schrieb:  
Urknall und die Inflation: Der Urknall war der Beginn von allem: Zeit, Raum und Energie. Unmittelbar danach, in einem Zeitfenster von Sekundenbruchteilen (etwa 10^−36 bis 10^−32 Sekunden), fand die kosmische Inflation statt. Während dieser Phase war das Universum kein heißes Plasma, sondern ein superkomprimierter Raum, gefüllt mit einem hypothetischen Energiefeld, dem Inflaton-Feld. Es war die Energie dieses Feldes, die die exponentielle Expansion antrieb.

Beachte:
Während dieser Phase war das Universum kein heißes Plasma, sondern ein superkomprimierter Raum, gefüllt mit einem hypothetischen Energiefeld, dem Inflaton-Feld.

In diesem Satz werden zwei annahmen getroffen.
1. sondern ein superkomprimierter Raum
2. gefüllt mit einem hypothetischen Energiefeld, dem Inflaton-Feld

Da Punkt 2 eh schon hypothetisch ist kann dieser punkt nach Ockhams Rasiermesser einfach weg gelassen werden.

Mit Punkt 1 haben wir alles was wir brauchen. "superkomprimierter Raum" impliziert bereits einen Druck und somit ist die Bezeichnung "Kaltes Plasma" auch angebracht.

FabsOtX schrieb:

superkomprimierter Raum

Es gibt keinen komprimierten Raum.
Wenn Raum expandiert, betrifft dies lediglich die äußeren Abmessungen bzw die Abstände zwischen Objekten innerhalb des Raumes.

FabsOtX schrieb:

"superkomprimierter Raum" impliziert bereits einen Druck und somit ist die Bezeichnung "Kaltes Plasma" auch angebracht.

Raum impliziert per se keinen Druck und hat überhaupt nichts mit Plasma zu tun.

FabsOtX post=10638 userid=21042

Gemini  
Urknall und die Inflation: Der Urknall war der Beginn von allem: Zeit, Raum und Energie. Unmittelbar danach, in einem Zeitfenster von Sekundenbruchteilen (etwa 10^−36 bis 10^−32 Sekunden), fand die kosmische Inflation statt. Während dieser Phase war das Universum kein heißes Plasma, sondern ein superkomprimierter Raum, gefüllt mit einem hypothetischen Energiefeld, dem Inflaton-Feld. Es war die Energie dieses Feldes, die die exponentielle Expansion antrieb.
 

Beachte:
Während dieser Phase war das Universum kein heißes Plasma, sondern ein superkomprimierter Raum, gefüllt mit einem hypothetischen Energiefeld, dem Inflaton-Feld.

In diesem Satz werden zwei annahmen getroffen.
1. sondern ein superkomprimierter Raum
2. gefüllt mit einem hypothetischen Energiefeld, dem Inflaton-Feld

Da Punkt 2 eh schon hypothetisch ist kann dieser punkt nach Ockhams Rasiermesser einfach weg gelassen werden.

Mit Punkt 1 haben wir alles was wir brauchen. "superkomprimierter Raum" impliziert bereits einen Druck und somit ist die Bezeichnung "Kaltes Plasma" auch angebracht.

Ich erfuhr erst heute, das gemini die Google KI ist, hahaha - ich fragte nach, denn es ist sehr unwahrscheinlich, dass dir gemini anders geantwortet haben soll als mir, siehe 3. Link des Gesprächsverlaufs... W I E kommst du bloß darauf - markierter Text, und ganz ohne Konjunktiv, so als wäre es "in Stein gemeißelt", ich muss vermuten, dass du den Text "mitgeschrieben" hast...

Auch wenn im Universum 99 Prozent der sichtbaren Materie aus Plasmen besteht, und obwohl ein Modell des „kalten Urknalls“ vorgeschlagen wurde, wurde es durch die CMB widerlegt, und das Standardmodell eines heißen Urknalls wird durch starke Beweise gestützt – trotzdem ist es richtig auch andere Hypothesen zu überprüfen, denn ich glaube (auch) nicht an die "unendlich heiße und dichte Anfangssingularität, die aus dem völligen Nichts" entstanden sein soll - heute geht man davon aus - QM/QF - das es ein völliges absolutes NICHTS, sozusagen, gar nichts, physikalisch (und auch so) nicht gibt, nicht geben kann, wie denn auch???

www.ipp.mpg.de/5441979/astro_jenko

www.nature.com/articles/352574a0

gemini.google.com/app/76b4414f40e36cbe?i...7wkOIL8aAlnbEALw_wcB