Das frühe Stadium der Entstehung des Universums bleibt der modernen Wissenschaft weitgehend ein Rätsel. In einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, haben Forscher überzeugend dargelegt, wann sich genau die ersten Sterne zu bilden begannen. Nach dem Urknall vor etwa 13,7 Milliarden Jahren war das Universum dunkel, heiß und voller energiereicher Elementarteilchen. Nach 380.000 Jahren hat sich das Universum so weit abgekühlt, dass Photonen existieren können. Zu diesem Zeitpunkt erschien der erste kosmische Mikrowellenhintergrund (CMB), dank dessen Wissenschaftler mehr über den Ursprung des Universums erfahren konnten.
Die Forscher schlugen vor, dass es durch Untersuchung der Intensität des kosmischen Mikrowellenhintergrunds möglich ist, den Moment zu bestimmen, in dem sich die ersten Sterne zu bilden begannen. Wenn sich Sterne zu bilden beginnen, erwärmen sie das Wasserstoffgas, das das Universum durchdringt. Wenn sich das Gas erwärmt, absorbiert es CMB, wodurch seine Intensität abnimmt. Es ist unmöglich, solche Abweichungen mit herkömmlichen Teleskopen zu erkennen, aber hier kommen Funksignale der Wissenschaft zu Hilfe. Diese Signale sind jedoch so schwach, dass sie leicht durch Rauschen verdeckt werden, das manchmal zehntausende Male stärker sein kann. Wie ein Forscher es ausdrückte: "Das Suchen nach diesen Signalen ist wie der Versuch, Kolibriflügel inmitten eines Hurrikans rascheln zu hören."
Solche Schwierigkeiten haben die Wissenschaftler jedoch nicht aufgehalten. Ein Forscherteam der University of Arizona und des Massachusetts Institute of Technology hat beschlossen, frühe Sternentstehungssignale zu erkennen, und so unglaublich es auch klingt, sie haben es getan. Und das alles mit einer relativ kleinen Antenne (auf dem Foto unten). Die Antenne wurde in einer der australischen Wüsten installiert, da an solchen Orten Störungen durch vom Menschen erzeugte Funksignale minimiert werden können. Zum ersten Mal lächelte das Glück den Wissenschaftlern im Jahr 2016 zu. Zu diesem Zeitpunkt wurde der erste Abfall der CMB-Intensität aufgezeichnet. Aus den erhaltenen Daten können wir schließen, dass sich die ersten Sterne etwa 180 Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet haben.
„Das ist sehr aufregend, weil wir zum ersten Mal mit mindestens einem Auge in die wichtigste Phase der Entstehung unseres Universums schauen konnten. Zu diesem Zeitpunkt begannen sich die ersten Sterne und Galaxien zu bilden. Dies ist das erste Mal, dass die Wissenschaft direkte Beobachtungsdaten aus dieser Zeit erhält “, sagte Colin Lonsdale, Direktor des Haystack Observatory.
Das Forschungsteam hat über ein Jahr damit verbracht, seine eigenen Schlussfolgerungen anhand der empfangenen Signale zu bestätigen. Die Position der Antenne wurde geändert, eine andere Kalibrierung der Messgeräte wurde verwendet. Gleichzeitig wurde das Signal jedoch jedes Mal beobachtet, während es sich als doppelt so intensiv herausstellte wie ursprünglich erwartet. Dies beweist, dass Wasserstoff im frühen Universum viel kälter war als bisher angenommen. Der Forscher Rennan Barkana von der Universität Tel Aviv behauptet, dass dunkle Materie das kältere Universum erklären könnte.
Die als Ergebnis der Forschung erhaltenen Daten müssen noch von anderen Experten auf diesem Gebiet bestätigt werden. Dennoch glauben viele Wissenschaftler, die sich bereits mit den Ergebnissen des Experiments von Spezialisten des MIT und der University of Arizona vertraut gemacht haben, dass diese Entdeckung einen oder sogar zwei Nobelpreise bringt. Der erste Preis kann an Wissenschaftler für die Bestimmung des Alters der ersten Sterne und der zweite an eine Entdeckung im Zusammenhang mit kälterem Wasserstoff und dunkler Materie vergeben werden, mit der das bestehende physikalische Standardmodell durchaus erweitert werden kann. Die Forschungsergebnisse können Sie hier lesen.
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