Signal der ersten Sterne im Kosmos aufgespürt

Ein Blick in die Kinderstube des Universums

Astronomen fragen sich, wann daraus die ersten Sterne entstanden. Keine Galaxien, keine Sterne, großteils nur neutraler Wasserstoff füllten die Leere. Dann aber begann da und dort die Schwerkraft ihre Wirkung zu entfalten und dichtere Gasregionen kollabierten schließlich zu den ersten Sternen im Kosmos. Das so nachgewiesene Licht wurde nur vergleichsweise kurz generiert, denn schon 250 Millionen Jahre nach dem Urknall verhinderten die Zustände des Universum die weitere Ausstrahlung.

Uraltes Licht aus der Frühzeit des Universums: Astronomen haben erstmals Lichtsignale der ersten Sterne des Universums in der kosmischen Hintergrundstrahlung entdeckt. "Die Frequenz entspricht der Zeit von etwa 180 Millionen Jahren nach dem Urknall".

Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass dunkle Materie den Wasserstoff abgekühlt hat.

Video: Die Geburt der ersten Sterne. Ursprünglich sei vermutet worden, dass sich die Sterne aus freischwebenden Wasserstoffwolken gebildet hatten.

Die Forscher haben jedoch nicht das Licht der Sterne selbst aufgefangen.

"Es war eine grosse technische Herausforderung, dieses Signal zu erkennen", sagt Peter Kurczynski von der National Science Foundation (NSF), die die Studie finanzierte.

Blick auf das EDGES-Radiospektrometer in der Wüste Westaustraliens.

Entdeckt wurden die Signale nicht mit einem der großen Teleskope auf der Erde oder im Weltraum, sondern mit dem Experiment to Detect the Global Epoch of Reionization Signature (EDGES), drei Antennen, die von Form und der Größe her an einen Esstisch erinnern. Der Ort fernab jeglicher Siedlungen gewährleistet, dass keine Störsignale die empfindliche Messung beeinträchtigen.

Die Forscher haben die Sternenspur gefunden, indem sie mit einem Radioteleskop in Australien winzige Änderungen in der Stärke der kosmischen Hintergrundstrahlung gemessen haben. "Das Profil des Signals ist konsistent mit den Erwartungen für das 21-Zentimeter-Signal der frühesten Sterne", meint Judd Bowman. Zwar konnte die elektromagnetische Strahlung rund 380 000 Jahre nach dem Urknall entweichen, nachdem sich Protonen und Elektronen aus der Ursuppe zu Atomen zusammengefunden hatten und keine freien Elektronen mehr da waren, die das Licht streuen konnten. Wie stark diese Absorption ist, hängt von der Temperatur des Gases ab. Demnach lässt sich der Stammbaum der Sterne bis 180 Millionen Jahre nach dem Urknall zurückverfolgen.

Die schnellere Abkühlung des Universums könnte auf eine Wechselwirkung der "normalen" mit der dunklen Materie zurückzuführen sein - so schlug es jedenfalls der Wissenschaftler Rennan Barkana von der Universität in Tel Aviv in einer begleitenden Studie für "Nature" vor. "Diese Ergebnisse erfordern einige Veränderungen in unseren Vorstellungen von der frühen Entwicklung unseres Universums", kommentiert Colin Lonsdale vom Haystack Observatory des MIT.

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