Unser komplexes Universum - voller Galaxien, Schwarzer Löcher und Quasare - erschien nicht nur nach dem Urknall. Das Universum war jahrzehntelang eine dunkle Weite voller ionisiertem Wasserstoff und Helium. Aber irgendwann - Forscher sind sich nicht sicher, wann - entzündeten diese wirbelnden Gase die ersten Sterne. Es ist eine Zeit, die als kosmische Morgenröte bekannt ist.
Jetzt, wie Jonathan Amos bei der BBC berichtet, haben Wissenschaftler Spuren einiger dieser ersten Sterne gefunden, was darauf hindeutet, dass sie ungefähr 250 Millionen Jahre nach dem Urknall zum Leben erweckt wurden.
Wie Ethan Siegal von Forbes berichtet, ist unsere aktuelle Generation von Teleskopen wie das Hubble-Weltraumteleskop einfach nicht dafür ausgerüstet, in die tiefsten Tiefen von Raum und Zeit zu blicken. Die älteste und am weitesten entfernte direkt nachgewiesene Galaxie ist GNZ-11, die sich nur 400 Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet hat. Wissenschaftler glauben jedoch, dass die ersten Sterne zwischen 380.000 Jahren nach dem Urknall und dem Aufkommen früher Galaxien wie GNZ-11 zu flackern begannen.
Viele Astronomen haben angenommen, dass die ersten Sterne rund 200 Millionen Jahre nach dem Urknall aufleuchteten. Einen Blick auf diese Stars haben wir jedoch nicht erfolgreich erhaschen können. Nach Milliarden von Jahren wandert ihr Licht in das infrarote Ende des Spektrums, was es ohne speziell ausgestattete IR-Teleskope schwieriger macht, es zu erkennen. Und die frühesten Sterne sind oft in eine Suppe neutraler Partikel gehüllt, die ihr schwaches Flackern absorbieren.
Aus diesem Grund verließ sich ein internationales Team von Astronomen für diese neue Studie in der Zeitschrift Nature auf indirekte Beweise und suchte stattdessen nach Signaturen für Sauerstoff und Helium - Elemente, die nur in den Kernen von Sternen erzeugt werden können.
Wie Amos erklärt, richteten die Forscher ihr Blickfeld auf die Galaxie MACS1149-JD1, die mit zwei erdgebundenen Teleskopen Milliarden Lichtjahre entfernt liegt: dem Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (Alma) und dem Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory ).
Sie fanden heraus, dass über Milliarden von Jahren die Expansion des Universums dieses Licht verschiebt. Und indem sie diese Verschiebung analysierten, stellten die Forscher das Alter der Sauerstoff- und Wasserstoffsignaturen fest, obwohl sie die Galaxie nicht direkt sehen können.
Richard Ellis, Professor für Astrophysik am University College London und Mitautor der Studie, sagt Amos, dass dieser Sauerstoff eine Rotverschiebung von 9, 1 hat. „Das bedeutet, dass sich das Universum neun- bis zehnmal ausgedehnt hat, seit das Licht dieses Objekt verlassen hat. Wir blicken auf ungefähr 97 Prozent des Weges zum Urknall zurück [vor 13, 8 Milliarden Jahren], als das Universum nur ungefähr 500 Millionen Jahre alt war “, sagt er.
Laut einer Pressemitteilung verwendete das Team dann die Infrarotspektroskopie des NASA-Weltraumteleskops Spitzer und Hubble, um die Helligkeit von JD1 zu untersuchen. Mit dieser Helligkeit und dem besten Modell der Sternentwicklung konnten sie das Alter der Sterne in JD1 ableiten.
"Das gibt uns einen Hinweis darauf, wie viel früher in der Geschichte des Universums - was wir derzeit mit unseren Teleskopen nicht untersuchen können - dieses Objekt tatsächlich gebildet hat", erzählt Ellis Amos. "Und wir finden, dass diese Galaxie ihre Sterne gebildet hat, als das Universum nur 250 Millionen Jahre alt war, was 2 Prozent des gegenwärtigen Zeitalters des Universums entspricht."
Obwohl ein guter Anfang ist, wird ein noch größerer Blick in Raum und Zeit zusätzliche Feuerkraft erfordern. Das James Webb-Weltraumteleskop, dessen Start von 2018 bis 2020 verschoben wurde, wird mit Sensoren ausgestattet sein, die es ihm ermöglichen, infrarotes Sternenlicht zu betrachten und den Dunst des frühen Universums zu durchdringen, was uns möglicherweise hilft, das erste Sternenlicht direkt zu beobachten.
"Die Bestimmung des Zeitpunkts der kosmischen Morgendämmerung ist vergleichbar mit dem" Heiligen Gral "der Kosmologie und der Galaxienbildung", heißt es in einer anderen Pressemitteilung von Ellis. Mit dieser neuesten Studie sagt er: „Es besteht erneut Optimismus, dass wir näher und näher dran sind, die Geburt des Sternenlichts direkt mitzuerleben. Da wir alle aus verarbeitetem Sternmaterial bestehen, haben wir wirklich unseren eigenen Ursprung. “
