Astronaut Biographie: Garrett E. Reisman

Das frühe Universum durchlief seine eigenen dunklen Zeitalter, bevor sich die ersten Sterne bildeten und das erste Licht ausstrahlten. Die Astronomen zielen jetzt auf diese frühe Epoche, um genau zu erfahren, wann und wie.

Bis jetzt war es schwierig, viel über das Universum zu lernen, als es noch so jung war, denn jegliche Beweise sind extrem fern und schwach.

Aber eine neue Studie über antike Radiowellen bietet einige Hoffnung, dass mehr Antworten um die Ecke sein könnten.

Es werde Licht

Die Periode, in der sich die ersten Sterne des Universums bildeten und anfingen, ihr Licht zu leuchten, wird die Reionisationsepoche genannt.

Die gegenwärtige Vermutung der Astronomen ist, dass es irgendwo um ein paar hundert Millionen Jahre nach dem Urknall war, der das Universum vor 13,7 Milliarden Jahren in Bewegung gesetzt hat. Aber die Forscher möchten diese Schätzung erheblich verfeinern.

Vor dieser Epoche wurde das Universum hauptsächlich aus ungefähr gleichförmigem Wasserstoffgas hergestellt.

"Wir nennen das die dunklen Zeitalter, weil dort wirklich kein Licht erzeugt wurde", sagte der Astronom Judd Bowman von der Arizona State University, Leiter der neuen Studie.

Dann sorgten kleine Wellen in diesem Gas dafür, dass dichtere Bereiche unter der Schwerkraft zusammenklumpten und sich schließlich genug Masse sammelten, um in Sterne zu kollabieren und mit der Kernfusion zu beginnen.

Die von diesen ersten Sternen emittierte Strahlung interagierte mit dem übrig gebliebenen Wasserstoffgas um sie herum, regt die Wasserstoffatome an und klopft ihre Elektronen ab, wodurch positiv geladene Wasserstoffionen erzeugt werden. Daher der Name Reionisationsepoche.

Die Details darüber, wie und wann dies geschah, sind jedoch unbekannt.

"Niemand weiß wirklich, wann die ersten Sterne entstanden sind", sagte Bowman zu ProfoundSpace.org. "Das ist eine der Fragen, die wir uns stellen wollen." [Top 10 Sterne Mysterien]

Ein neuer Ansatz

Um die Geschichte des Universums zu erforschen, konstruierten Bowman und sein Kollege Alan Rogers vom Massachusetts Institute of Technology eine Radioantenne namens EDGES und setzten sie am Murchison Radio-Astronomy Observatory in Western Australia ein.

Da die Identifizierung von Licht aus den frühesten Sternen und Galaxien so schwierig ist, versuchten die Astronomen eine andere Richtung. Sie zielen mit ihrem Gerät darauf ab, stattdessen nach dem Wasserstoffgas zwischen den Galaxien zu suchen, das ein charakteristisches Funksignal ausgesendet hätte.

Dann suchten sie nach Anzeichen dafür, wie sich dieses Signal im Laufe der Zeit verändert haben könnte, da Galaxien und Sterne entstanden, die das Gas ionisiert hätten. Schließlich, wenn das gesamte Gas ionisiert war, würde das neutrale Wasserstoffsignal gelöscht werden.

"Unser Experiment wurde entwickelt, um zu bestimmen, ob dieser Schritt sehr schnell war oder nicht", sagte Bowman. "Wir haben keine Veränderung festgestellt, was bedeutet, dass es länger als etwa 3 bis 12 Millionen Jahre gedauert hat, bis Galaxien und Sterne entstanden sind und eine Reionisation stattgefunden hat.

Diese Messung stimmt mit den meisten Modellen des frühen Universums überein, obwohl sie dazu beiträgt, einige Randtheorien auszuschließen. Die wirklichen Durchbrüche sollten bald kommen, wenn die Wissenschaftler in der Lage sind, ihr Instrumentendesign zu verfeinern und eine größere Bandbreite von Radiofrequenzen zu betrachten.

"Unser Ergebnis hat die Mainstream-Theorien noch nicht getestet", sagte Bowman. "Wir bekommen unseren Zeh in die Tür."

Der wichtigste Fortschritt dieser Studie, so Bowman, bestand darin, zu zeigen, dass ihre Methode funktioniert.

Die Ergebnisse sind in der Ausgabe vom 9. Dezember der Zeitschrift Nature ausführlich beschrieben.

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