Weltraum-Fund verblüfft Forscher – „Eine solche Galaxie hätten wir wirklich nicht finden dürfen“
Nur 330 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte eine Galaxie, die die Forschung heute vor ein großes Rätsel stellt. Wie konnte ihre Strahlung durchdringen?
London/Kopenhagen – Vor 13,8 Milliarden Jahren fand der Urknall statt, doch danach sah das Universum noch lange nicht so aus, wie wir es heute kennen. „Das frühe Universum war in einen dichten Nebel aus neutralem Wasserstoff getaucht“, erklärt der Forscher Robert Maiolino (Universität Cambridge und University College London). „Der größte Teil dieses Nebels wurde in einem Prozess namens Reionisierung aufgelöst, der etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall abgeschlossen war.“
Das heißt: Galaxien, die bereits sehr früh im Universum existierten, sind möglicherweise gar nicht komplett zu sehen – ein Teil ihrer Strahlung wird vom Nebel „verschluckt“. Trotzdem konnte ein internationales Forschungsteam, an dem auch Maiolino beteiligt war, bei einer frühen Galaxie etwas durch den Nebel hindurch erspähen – etwas, das die Forschung auf den Kopf stellen könnte. Die Forschungsergebnisse wurden im Fachjournal Nature veröffentlicht.
Weltraumteleskop macht überraschenden Fund im frühen Universum
Das „James Webb“-Weltraumteleskop (JWST) kann so weit in die Vergangenheit des Universums schauen, wie kein anderes Teleskop zuvor. So hat es beispielsweise die Galaxie namens „GS-z13-1“ entdeckt, die bereits etwa 330 Jahre nach dem Urknall existierte. In einer noch etwas älteren Galaxie hat das Teleskop erst kürzlich Sauerstoff aufgespürt.
Das „Webb“-Teleskop ist mit seinem scharfen Infrarot-Blick wie dafür gemacht, tief in die Vergangenheit des Universums hineinzuschauen – tatsächlich ist es ein Ziel der beteiligten Raumfahrtorganisationen Nasa, Esa und CSA, mit dem Teleskop in die weit entfernte Vergangenheit zu blicken und Galaxien zu entdecken, die bereits kurz nach dem Urknall existierten. In der Galaxie „GS-z13-1“ hat das Forschungsteam nun etwas Interessantes entdeckt: „eine überraschend klare, verräterische Signatur von Lyman-Alpha-Emission“, sagt Maiolino.
Galaxie im frühen Universum sendet überraschende Strahlung aus
Der Forscher erklärt, warum dieser Fund besonders ist: „Die Emission wird erst sichtbar, wenn sich der umgebende Nebel vollständig gelichtet hat. Dieses Ergebnis wurde von den Theorien zur frühen Galaxienentstehung nicht erwartet und hat die Astronomen überrascht.“ Vor und während der Reionisierung hat der Nebel aus neutralem Wasserstoff sämtliches Licht blockiert. Erst als genug Sterne existierten, die den Wasserstoff ionisieren konnten, konnte das Licht – und auch die Lyman-Alpha-Emission – durchdringen und auch von der Erde aus beobachtet werden.
Dass das Forschungsteam die Lyman-Alpha-Strahlung dieser frühen Galaxie entdeckt hat, hat große Auswirkungen auf das Verständnis unseres Universums. Teammitglied Kevin Hainline (University of Arizona) betont: „Eine solche Galaxie hätten wir angesichts unseres Verständnisses, wie sich das Universum entwickelt hat, wirklich nicht finden dürfen.“
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Frühes Universum ist wie ein dichter Nebel, in dem man kaum die hellen „Leuchttürme“ findet
Der Forscher erklärt weiter: „Man könnte sich das frühe Universum wie einen dichten Nebel vorstellen, der es äußerst schwierig macht, selbst mächtige Leuchttürme zu finden, die hindurchschauen. Doch hier sehen wir den Lichtstrahl dieser Galaxie, der den Schleier durchdringt. Diese faszinierende Emissionslinie hat enorme Auswirkungen darauf, wie und wann das Universum reionisiert wurde.“
Die Quelle der Lyman-Alpha-Strahlung in der Galaxie ist noch nicht bekannt, das Forschungsteam hat jedoch eine Vermutung. „Die große Blase aus ionisiertem Wasserstoff, die diese Galaxie umgibt, könnte durch eine besondere Population von Sternen entstanden sein – viel massereicher, heißer und leuchtender als Sterne, die in späteren Epochen entstanden sind, und möglicherweise repräsentativ für die erste Generation von Sternen“, mutmaßt Forschungsleiter Joris Witstok (Universität Cambridge, Cosmic Dawn Center und Universität Kopenhagen).
Weitere Beobachtungen der Galaxie „GS-z13-1“ sollen folgen – die Forschenden wollen so mehr über die Quelle der Strahlung in Erfahrung bringen. (tab)