"Grüne Erbsen" machten das junge Universum durchsichtig

23. Jänner 2016, 18:10
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Lange war unklar, ob frühe Galaxien genug Strahlung abgaben, um den Wasserstoff zu ionisieren und das All transparent zu machen

Kiew – Das "Dunkle Zeitalter" des Universums trägt seinen Namen völlig zu Recht: Kurz nach der heißen Phase des Urknalls vor rund 13,8 Milliarden Jahren kühlte der Kosmos rasant ab und wurde in weniger als einer Million Jahren komplett finster. Der Grund dafür war allerdings nicht ein Mangel an sichtbarem Licht, das All war zumindest für diesen Teil des Spektrums tatsächlich intransparent. In erster Linie lag das daran, dass der vorhandene Wasserstoff nicht ionisiert war. Dies übernahm nach geltender Theorie die Strahlung der ersten Sterne, die energiereich genug war, um die Reionisierungsepoche einzuleiten.

Der Übergang vom "Dunklen Zeitalter" zur Entstehung der ersten Sterne und Galaxien ist eine der am wenigsten verstandenen Epochen kosmischer Geschichte. Nun hat eine Gruppe von Astronomen, zu der auch Gabor Worseck vom Max-Planck-Institut für Astronomie gehört, nachgewiesen, dass frühe sogenannte "Green Pea"-Galaxien die richtigen Eigenschaften besitzen, um bei diesem Übergang eine Schlüsselrolle zu spielen. Green Peas, so benannt nach ihrem typischen erbsenähnlichen Erscheinungsbild in astronomischen Aufnahmen, sind hochkompakte Galaxien niedriger Masse, die große Mengen neuer Sterne bilden.

UV-Licht ionisierte den Wasserstoff

Green Peas könnten demnach wesentlich für die Reionisierung des Universums ab rund 150 Millionen Jahren nach dem Urknall verantwortlich sein. Damals wurde der Großteil des Wasserstoffs im frühen Universum ionisiert, also in Protonen und Elektronen aufgespalten. Galaxien mit hoher Sternentstehungsrate wie die Green Peas bilden beträchtliche Mengen an massereichen Sternen, und diese wiederum leuchten im UV-Bereich so hell, dass sie Wasserstoff ionisieren können.

Allerdings hatte bislang niemals zeigen können, dass von Galaxien dieses Typs ausreichende Mengen an hochenergetischer Strahlung ausgehen. Im Gegenteil hatten alle bisherigen Beobachtungen Galaxien erfasst, bei denen der Großteil der UV-Strahlung innerhalb der Galaxie absorbiert wird ohne dass genügend Strahlung übrig bliebe, um nennenswerte Mengen intergalaktischen Wasserstoffs zu ionisieren. Zudem war klar: Wenn es doch Exemplare der Green Peas gab, aus denen größere Strahlungsmengen nach außen drangen, würden sie nur in unserer kosmischen Nachbarschaft nachweisbar sein. Für deutlich weiter entfernte Galaxien würde die UV-Strahlung vom intergalaktischen Wasserstoff absorbiert, bevor sie die Erde erreicht.

Auf der Suche nach nahen Green Peas

Daher setzten sich die Forscher unter der Leitung von Juri Izotov von der Akademie der Wissenschaften der Ukraine daran, in unserer kosmischen Umgebung stark strahlende Green Peas zu finden. Um vielversprechende Kandidaten auszuwählen bedienten sie sich des Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Die fünf besten Kandidaten wurden dann mit dem Hubble-Weltraumteleskop genauer untersucht. Hier kam Gabor Worseck ins Spiel: "Ich habe über die letzten Jahre hinweg eine besondere Methode entwickelt, um Spektraldaten des Hubble-Teleskops zu analysieren, die für diese Messungen wie maßgeschneidert ist. So konnten wir dann ganz genau bestimmen, wieviel UV-Strahlung die fünf Green Pea-Galaxien aussenden."

Eine der Kandidatengalaxien, mit der Bezeichnung J0925+1403, erwies sich als besonders wirkmächtig: ganze 8 Prozent ihrer UV-Strahlung entkommt aus der Galaxie in den intergalaktischen Raum und würde ausreichen, dort Wasserstoffgas mit dem mehr als 40-fachen der Gesamtmasse der Galaxie zu ionisieren. Damit dürften Green Peas in der Tat in der Lage gewesen sein, die kosmische Reionisierung zu bewerkstelligen. Für die Astronomen macht diese Entdeckung plausibel, dass tatsächlich die damaligen Green Peas verantwortlich gewesen sein könnten, dass das Dunkle Zeitalter kurz nach dem Big Bang ein Ende fand. (red, 23.1.2016)

  • Frühe Sterninseln wie die "Green Pea"-Galaxie J0925+1403, hier aufgenommen mit dem Weltraumteleskop Hubble, gaben offenbar genug Energie in Form von UV-Strahlung ab, um das junge Universum durchsichtig werden zu lassen.
    foto: ivana orlitová, astronomisches institut der tschechischen akademie der wissenschaften, prag

    Frühe Sterninseln wie die "Green Pea"-Galaxie J0925+1403, hier aufgenommen mit dem Weltraumteleskop Hubble, gaben offenbar genug Energie in Form von UV-Strahlung ab, um das junge Universum durchsichtig werden zu lassen.

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