Was löste das kosmische Dunkel nach dem Urknall ab? Und wie entstanden die ersten Sterne im Universum? Diese Fragen gehören bis heute zu den größten Mysterien der modernen Astrophysik. Wie Futurism berichtet, steht die Wissenschaft jetzt aber möglicherweise kurz davor, erste Antworten zu liefern – und zwar dank eines Signals, das rund 100 Millionen Jahre nach dem Urknall ausgesendet wurde.
Was das 21-Zentimeter-Signal verrät
Ein internationales Forschungsteam hat im Fachjournal Nature Astronomy eine Studie über die Fortschritte beim Verständnis des sogenannten 21-Zentimeter-Signals veröffentlicht. Studienautorin Anastasia Fialkov, Astronomin an der Universität Cambridge, beschreibt die Forschung als einmalige Chance, um zu verstehen, wie es im bis dahin dunklen Universum zum ersten Mal hell wurde. „Der Übergang von einem kalten, dunklen Universum zu einem mit Sternen gefüllten Universum ist eine Geschichte, die wir erst beginnen zu verstehen“, sagt sie.
Nach dem Urknall kühlte das Universum mehrere Hunderttausend Jahre lang ab. In dieser Phase entstanden vor allem neutrale Wasserstoffatome, die aus einem Proton und einem Elektron bestehen. Mit der Geburt der ersten Sterne änderte sich das Gleichgewicht allerdings: Diese frühen Sterne sendeten so energiereiches Licht aus, dass es den neutralen Wasserstoff wieder ionisierte. Dabei entstanden Photonen mit einer ganz bestimmten Wellenlänge von 21 Zentimetern. Dieses Signal gilt heute als deutliches Anzeichen für die Entstehung der ersten Sterne und Galaxien. Wer es entschlüsseln kann, hält damit gewissermaßen den Schlüssel zur Frühgeschichte des Universums in der Hand.
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Wissenschaftler:innen machen wichtige Entdeckung
Mithilfe des REACH-Teleskops und des Square Kilometer Array, das derzeit in Australien gebaut wird, haben die Forscher:innen nach eigenen Angaben ein Modell entwickelt, mit dem sich die Massen der ersten Sterne, die im 21-Zentimeter-Signal enthalten sind, herausfinden lassen. Bei der Entwicklung ihres Modells machten die Forscher:innen eine wichtige Entdeckung: Bisher hatten Astronom:innen den Einfluss sogenannter Röntgendoppelsterne nämlich offenbar unterschätzt.
Dabei handelt es sich um Sternsysteme, in denen ein Schwarzes Loch oder ein Neutronenstern einem benachbarten Stern Materie entzieht. Dabei entsteht energiereiches Licht im Röntgenbereich. Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass solche Systeme in der Frühzeit des Universums deutlich häufiger vorkamen und heller leuchteten als bislang angenommen.
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Neue Einblicke in die Entstehung des Universums
Die Arbeit reiht sich in eine ganze Serie bahnbrechender Entdeckungen in der Radioastronomie ein. Der sogenannte „Low Surface Brightness“-Kosmos, also ein Universum voller schwacher, bisher verborgener Strahlung, wird durch neue Teleskope und Simulationen zunehmend sichtbar – und mit ihm auch die Entstehungsgeschichte unserer heutigen kosmischen Struktur.
„Die Erkenntnisse, die wir jetzt gewinnen, verändern unser Verständnis der ersten Sterne fundamental“, sagt Co-Autor Eloy de Lera Acedo, der ebenfalls an der Universität Cambridge forscht. „Unsere Radioteleskope zeigen, dass diese frühen Himmelskörper womöglich ganz anders waren als die Sterne, die wir heute kennen.“
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