Hubble-Teleskop kippt Theorie, wie das frühe Universum seinen kosmischen Nebel lichtete
Beobachtungen unter Leitung von Astronomen der University of Michigan zeigen, dass Supernova-Winde Strahlung einfangen, statt Wege für sie zu bahnen.
Von Giovanni Sapere
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Astronomen haben mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA Hinweise gefunden, die ein etabliertes Modell der kosmischen Geschichte umstoßen. Die in Nature Astronomy veröffentlichten Beobachtungen zeigen, dass gewaltige Sternenexplosionen nicht dazu beitrugen, dass ultraviolette Strahlung aus frühen Galaxien entweichen konnte – sie schlossen sie stattdessen in dichten Gaswolken ein.
Galaktische Winde fangen ultraviolettes Licht ein, statt es freizusetzen
Vor rund 13 Milliarden Jahren durchlief das Universum die Reionisierung und wandelte sich von einem undurchsichtigen Nebel aus neutralem Wasserstoffgas in das heute sichtbare transparente Medium. Lange Zeit nahmen Astrophysiker an, dass massereiche, sterbende Sterne mit energiereichen Winden Wege freiräumten und so ultravioletten Photonen das Entweichen ermöglichten, die dann den umgebenden Wasserstoff ionisierten. Ein Forschungsteam unter Leitung von Cody Carr, Postdoktorand für Astronomie an der University of Michigan, der die Kernanalyse während seiner Zeit an der Zhejiang University durchführte, fand jedoch das Gegenteil, wie ScienceDaily berichtet. Statt Kanäle für ionisierende Strahlung freizuräumen, gehen stärkere Sternwinde mit einer geringeren Freisetzung von Strahlung einher.
„Unsere Beobachtungen zeigen, dass diese Photonen entweichen, bevor sich galaktische Winde bilden.“
— Cody Carr, Postdoktorand für Astronomie an der University of Michigan
Spektroskopie naher Starburst-Galaxien zeigt den Zeitpunkt der Strahlung
Um zu analysieren, wie sich die Strahlung verhält, richteten die Forscher Hubble auf nahe Starburst-Galaxien, die Phasen intensiver Sternentstehung durchlaufen. Diese Systeme dienen als moderne Analoga der Galaxien, die die frühe kosmische Entwicklung prägten. Hubble sammelte Spektraldaten, die festhielten, wie das dazwischenliegende Gas bestimmte Wellenlängen absorbierte, sodass das Team die genaue Geschwindigkeit der nach außen gerichteten Gasströmungen messen konnte. Die spektroskopischen Daten deuteten darauf hin, dass ionisierende Photonen früh im Lebenszyklus eines Sternhaufens entweichen, lange bevor sterbende Sterne als Supernovae explodieren und weitreichende galaktische Winde erzeugen. Diese wissenschaftliche Entdeckung beruht auf der hochauflösenden Instrumentierung und der technologischen Innovation des Hubble-Observatoriums, eines Gemeinschaftsprojekts von NASA und Europäischer Weltraumorganisation (ESA), das ein unverzichtbares Werkzeug für die beobachtende Weltraumforschung bleibt.
Die Zeitachse der kosmischen Reionisierung wird neu eingeordnet
Der Befund zwingt Kosmologen zum Umdenken, welche Quellen den intergalaktischen Wasserstoffnebel in den ersten Milliarden Jahren nach dem Urknall lichteten. Weil supernovagetriebene Ausströmungen dichte Gashüllen aufbauen, die energiereiche Photonen blockieren, muss die Freisetzung ionisierender Strahlung in einem kurzen Zeitfenster erfolgen, in dem junge, massereiche Sterne hell leuchten, bevor sie detonieren. Die Beobachtungsmethode des Teams liefert einen neuen Rahmen, um zu bewerten, wie frühe Sternhaufen mit ihrer Umgebung wechselwirkten, und eröffnet neue Wege für die astrophysikalische Modellierung, ohne auf Kanäle aus Supernova-Winden angewiesen zu sein.
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