Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Als es nach dem Urknall hell wurde: Kompakte Galaxie haben das frühe Universum aufgeheizt

14.01.2016

Wie ist das dunkle Zeitalter des Kosmos kurz nach dem Urknall zuende gegangen? Sogenannte "green pea"-Galaxien, die intensive UV-Strahlung produzieren, werden als mögliche Erklärung gehandelt. Jetzt haben Forscher eine dieser Galaxien eingehend untersucht und nachgewiesen, dass sie in der Tat genug UV-Strahlung in den umgebenden Raum abstrahlt, um die kosmische Reionisierung zu erklären: jene Übergangsphase ab rund 150 Millionen Jahren nach dem Urknall, bei dem der Großteil des intergalaktischen Wasserstoffs in Elektronen und Protonen zerlegt wurde. Das Forschungsergebnis wurde in der Ausgabe vom 14. Januar 2016 der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Nach der Urknallphase vor rund 13,8 Milliarden Jahren kühlte sich das Universum rapide ab, und im Laufe von weniger als einer Million Jahren wurde der Kosmos komplett dunkel. Der Übergang von diesem "Dunklen Zeitalter" zur Entstehung der ersten Sterne und Galaxien ist eine der am wenigsten verstandenen Epochen kosmischer Geschichte.


Die "Grüne-Erbsen-Galaxie" J0925+1403, aufgenommen mit dem Weltraumteleskop Hubble. Es handelt sich um ein geglättetes Falschfarbenbild, aufgenommen im nahen UV-Bereich (HST/COS zentriert um die Wellenlänge 230 nm), grün eingefärbt um dem Erscheinungsbild zu ähneln, welches Grüne-Erbsen-Galaxien bei Aufnahmen im sichtbaren Licht haben.

Mit einem Durchmesser von nur rund 6000 Lichtjahren ist diese Galaxie weniger als 1/15 so groß wie unsere Milchstraße (genauer: deren sichtbare Anteile). Astronomen haben jetzt gemessen, dass rund 8% der UV-Strahlung, die diese Galaxie produziert, in den umgebenden Weltraum abstrahlen. Das reicht dafür aus, dass Galaxien dieses Typs die Schlüsselrolle bei der Reionisierung des Kosmos kurz nach dem Urknall hätten spielen können.

Bild: Ivana Orlitová, Astronomisches Institut der Tschechischen Akademie der Wissenschaften, Prag

Jetzt hat eine Gruppe von Astronomen, zu der auch Gabor Worseck vom Max-Planck-Institut für Astronomie gehört, nachgewiesen, dass "Green Pea"-Galaxien (wörtlich "grüne Erbsen") die richtigen Eigenschaften besitzen, um bei diesem Übergang eine Schlüsselrolle gespielt zu haben. Green Peas, so benannt nach ihrem typischen Erscheinungsbild in astronomischen Aufnahmen, sind hochkompakte Galaxien niedriger Masse, die große Mengen neuer Sterne bilden.

Green Peas könnten wesentlich für die Reionisierung des Universums ab ca. 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.

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, ein Postdoktorand am Max-Planck-Institut für Astronomie. Worseck sagt: "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% ihrer UV-Strahlung entkommt aus der Galaxie in den intergalaktischen Raum und würde ausreichen, dort Wasserstoffgas mit dem mehr als 40fachen der Gesamtmasse der Galaxie zu ionisieren. Damit dürften Green Peas in der Tat in der Lage gewesen sein, die kosmische Reionisierung zu bewerkstelligen. Damit wird plausibel, dass tatsächlich die damaligen Green Peas verantwortlich gewesen sein könnten, dass das Dunkle Zeitalter kurz nach dem Big Bang ein Ende fand.

Hintergrundinformationen
Die hier beschriebenen Ergebnisse sind veröffentlicht als Y. I. Izotov et al., "Lyman continuum leaking from the compact star-forming dwarf galaxy J0925+1403" in der Ausgabe vom 14. Januar 2016 der Fachzeitschrift Nature. Medienvertreter, die Zugang zum Originalartikel erhalten möchten, wenden sich bitte an r.walton@nature.com

Weitere Informationen:

http://www.mpia.de/news/wissenschaft/2016-02-dunkles-zeitalter - Online-Version der Mitteilung

Dr. Markus Pössel | Max-Planck-Institut für Astronomie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Astrophysik

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften