Signal aus der fernsten Vergangenheit

Mit raffinierten Beobachtungsmethoden dringen Astronomen in die hintersten Ecken des Universums vor. Einem Team um Jean-Gabriel Cuby von der Europäischen Südsternwarte Eso gelang es jetzt mit dem Canada-France-Hawaii-Teleskop, eine Galaxie aufzunehmen, die 12,8 Milliarden Lichtjahre entfernt ist.
Das Licht, das jetzt auf der Erde eintraf, verließ die junge Galaxie mit dem komplizierten Namen z6VDF J022803-041618 nur 900 Millionen Jahre nach dem Urknall, berichten die Forscher im Fachblatt Astronomy & Astrophysics. Um sie zu finden, hatten sich die Forscher auf eine bestimmte Wellenlänge im infraroten Licht konzentriert, wo die Störung durch die Atmosphäre so gering wie möglich ist. Sie wollten dort nach Strahlung von Wasserstoffatomen aus der frühesten Jugend des Universums suchen.

Wenn Wasserstoff-Atome aus dem angeregten in den Grundzustand zurückkehren, senden sie ultraviolettes Licht der Wellenlänge 121,6 Nanometer aus. Auf der Erde ist diese so genannte Lyman-Alpha-Strahlung weit entfernter Galaxien allerdings nicht mehr im ultravioletten Licht zu sehen, sondern sie wird wegen des Doppler-Effekts zu größeren Wellenlängen verschoben. Die Forscher um Cuby suchten bei einer Wellenlänge von 920 Nanometern, also im nahen Infrarot, nach der Lyman-Alpha-Strahlung ferner Galaxien.

Dabei wurden sie fündig: Sie entdeckten ein Objekt, das in anderen Wellenlängen von ultraviolett bis infrarot nicht zu sehen ist. Die Forscher schlossen daraus zunächst, dass es sich bei der Strahlung um die Lyman-Alpha-Linie von Wasserstoff-Gas handeln muss, weil höherfrequente Strahlung vom dichten interstellaren Medium in der Jugend des Universums absorbiert wurde. Später stellten sie allerdings fest, dass das Licht nicht von Gas, sondern von den massiven Sternen einer jungen Galaxie abgestrahlt wurde. Das belegt, dass selbst so weit entfernte Objekte noch sichtbar sind, ohne direkt auf die Lyman-Alpha-Linie zurückzugreifen.

Astronomen interessieren sich für diese letzten Winkel des Kosmos, weil sie den Zustand des Gases zwischen den ersten Sternen und Galaxien erforschen möchten. War es ionisiert oder neutral? Ionisiertes Gas ist durchlässig für ultraviolette Strahlung, neutrales Gas nicht. Ein paar hundert Millionen Jahre nach dem Urknall wurde das neutrale Wasserstoff- und Helium-Gas nämlich durch die Strahlung der ersten Sterne ionisiert. Dieser Zeitpunkt markiert das Ende des so genannten "Dunklen Zeitalters", als das Universum mehr oder weniger undurchsichtig war.
Ute Kehse


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