Die Jahreszeiten ändern sich für beide Hemisphären und es ist nicht ungewöhnlich, mit wundervollen, mysteriösen Nebelwirbeln aufzuwachen. Was wir hier auf der Erde erleben, ist Wasserdampf, aber das Universum war einst mit einem Nebel aus Wasserstoffgas gefüllt. Im Laufe der Stunden verbrennt die Sonne sie langsam – und enthüllt leise Bäume, Häuser und die Straße vor ihnen. Rechtzeitig nach Beginn der Expansion wurde das elektrisch neutrale Wasserstoffgas langsam vom Licht der ultravioletten Strahlung der frühen Galaxien weggeschwemmt…
Mit dem Very Large Telescope (VLT) wie einer „Zeitmaschine“ durchschneidet ein Team von Astronomen die kosmische Wolkenschicht, um einige der am weitesten entfernten bisher aufgezeichneten Galaxien zu sehen – ein Rückblick zwischen 780 Millionen und einer Milliarde Jahre nach der Big Knall. Diese vorsintflutlichen Galaxien erregten das Gas, wodurch es elektrisch aufgeladen (ionisiert) wurde und es allmählich für ultraviolettes Licht transparent wurde. Obwohl Sie argumentieren können, dass dieser Prozess technisch als Reionisation bekannt ist, gibt es theoretisch einen kurzen Zeitraum, in dem auch Wasserstoff ionisiert wurde.
„Archäologen können aus den Artefakten, die sie in verschiedenen Bodenschichten finden, eine Zeitleiste der Vergangenheit rekonstruieren. Astronomen können noch einen Schritt weiter gehen: Wir können direkt in die ferne Vergangenheit blicken und das schwache Licht verschiedener Galaxien in verschiedenen Stadien der kosmischen Entwicklung beobachten“, erklärt Adriano Fontana vom Astronomischen Observatorium INAF Rome, der dieses Projekt leitete. „Die Unterschiede zwischen den Galaxien sagen uns, wie sich die Bedingungen im Universum in dieser wichtigen Zeit ändern und wie schnell diese Veränderungen stattfanden.“
Wie wir aus der Spektroskopie wissen, hat jedes Element seine eigene Signatur – die Emissionslinien – und die stärkste im Ultravioletten ist die aus Wasserstoff erzeugte Lyman-Alpha-Linie. Diese kühne spektrale Signatur ist leicht zu erkennen – selbst aus großer Entfernung. Durch die Beobachtung der Lyman-Alpha-Linie für fünf sehr weit entfernte Galaxien konnte das Team zwei kritische Faktoren feststellen: ihre Entfernung durch Rotverschiebung und wie schnell sie entdeckt werden konnten. Durch diesen Prozess konnten die Astronomen dann feststellen, wie viel die Lyman-Alpha-Emission vom neutralen Wasserstoffnebel reabsorbiert wurde und eine Zeitachse erstellen … Ganz so, als würde man aufzeichnen, in welcher Minute jedes Wahrzeichen wieder auftaucht, wenn sich der Erdnebel auflöst, und den langen Weg vor uns sehen .
„Wir sehen einen dramatischen Unterschied in der Menge an ultraviolettem Licht, die zwischen den frühesten und neuesten Galaxien in unserer Probe blockiert wurde“, sagt die Hauptautorin Laura Pentericci vom INAF Rome Astronomical Observatory. „Als das Universum nur 780 Millionen Jahre alt war, war dieser neutrale Wasserstoff ziemlich reichlich vorhanden und füllte 10 bis 50 % des Universumsvolumens aus. Aber nur 200 Millionen Jahre später war die Menge an neutralem Wasserstoff auf ein sehr niedriges Niveau gesunken, ähnlich dem, was wir heute sehen. Es scheint, dass die Reionisation schneller stattgefunden hat, als die Astronomen zuvor dachten.“
Wie immer steckt ein bisschen mehr dahinter. In diesem Fall konnten die Wissenschaftler durch das Verständnis der Geschwindigkeit, mit der das alte absorbierende Hindernis zu verblassen begann, auch die Quelle der starken ultravioletten Strahlung ableiten. Könnten es Sterne der ersten Generation sein – oder gar das Werk urzeitlicher Schwarzer Löcher?
„Die detaillierte Analyse des schwachen Lichts von zwei der am weitesten entfernten Galaxien, die wir gefunden haben, legt nahe, dass die allererste Generation von Sternen möglicherweise zu der beobachteten Energieabgabe beigetragen hat“, sagt Eros Vanzella vom INAF Trieste Observatory, ein Mitglied des Forschungsteams . 'Dies wären sehr junge und massereiche Sterne gewesen, etwa fünftausendmal jünger und hundertmal massereicher als die Sonne, und sie hätten den Urnebel möglicherweise auflösen und transparent machen können.'
Um etwas zu beweisen, bedarf es noch viel weiterer Forschung und einiger sehr genauer Messungen – solche, die bereits in der Planungsphase für das zukünftige European Extremely Large Telescope der ESO sind. In der Zwischenzeit nutzte das Team jedoch die große Lichtsammelkraft des 8,2 Meter hohen VLT, um spektroskopische Beobachtungen durchzuführen, die auf Galaxien abzielten, die zuerst vom NASA/ESA-Weltraumteleskop Hubble und in Tiefenbildern des VLT identifiziert wurden.
Quelle der Originalgeschichte: ESO-Pressemitteilung . Zum Weiterlesen: Erforschung der frühesten Galaxien und der Epoche der Reionisierung .