Astronomen entdecken ein Relikt des Urknalls

Simulation von Galaxien und Gas im Universum. Innerhalb der Gasfilamente (blau), die die Galaxien (orange) verbinden, gibt es Taschen aus unberührtem Gas. (Credits: TNG COLLABORATION)
Simulation von Galaxien und Gas im Universum. Innerhalb der Gasfilamente (blau), die die Galaxien (orange) verbinden, gibt es Taschen aus unberührtem Gas. (Credits: TNG COLLABORATION)

Astronomen haben mit dem leistungsfähigsten optischen Teleskop der Welt am W.M. Keck Observatory auf dem Maunakea (Hawaii) eine alte Gaswolke im fernen Universum entdeckt.

Die Entdeckung eines solch seltenen “Fossils”, geleitet vom Doktoranden Fred Robert und Professor Michael Murphy von der Swinburne University of Technology, bietet neue Informationen darüber, wie die ersten Galaxien im Universum entstanden.

“Wohin wir schauen, überall im Universum ist das Gas mit schweren Elementen von explodierenden Sternen verschmutzt”, sagte Robert. “Aber diese besondere Gaswolke scheint sogar 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall unberührt und unverschmutzt von Sternen zu sein. Wenn sie gar keine schweren Elemente besitzt, dann muss sie weniger als ein Zehntausendstel des Anteils aufweisen, den wir in unserer Sonne beobachten. Das ist extrem wenig. Die überzeugendste Erklärung dafür ist, dass sie ein echtes Relikt des Urknalls darstellt.”

Die Ergebnisse werden im Journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht. Eine Vorabversion der Abhandlung mit dem Titel “Exploring the origins of a new, apparently metal-free gas cloud at z = 4.4” ist auf arxiv.org verfügbar.

Robert und sein Team nutzten zwei Instrumente des Keck Observatory, um das Spektrum eines Quasars hinter der Gaswolke zu untersuchen: den Echellette Spectrograph and Imager (ESI) und den High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES).

Der Quasar emittiert ein helles Leuchten von Materie, die in ein supermassives Schwarzes Loch fällt und liefert eine Lichtquelle, vor der die spektralen Eigenschaften des Wasserstoffs in der Gaswolke beobachtet werden können.

“Wir beobachteten Quasare, bei denen Forscher in den Spektren von niedriger Qualität vorher nur die Linien des Wasserstoffs und nicht jene von schweren Elementen gesehen hatten”, sagte Robert. “Das erlaubte uns, mit der wertvollen Zeit an den Zwillingsteleskopen des Keck Observatory rasch ein solch seltenes Fossil zu entdecken.”

Die einzigen anderen beiden bekannten fossilen Gaswolken wurden im Jahr 2011 von Professor Michele Fumagalli (Durham University), John O’Mearaly (ehemaliger Professor am St. Michael’s College und jetzt neuer Chefwissenschaftler am Keck Observatory) und Professor J. Xavier Prochaska von der University of California in Santa Cruz entdeckt. Sowohl Fumagalli als auch O’Meara sind Co-Autoren der neuen Abhandlung über die dritte fossile Gaswolke.

“Die ersten beiden waren Zufallsentdeckungen, und wir dachten, dass sie die Spitze des Eisbergs sind. Aber niemand hat etwas Vergleichbares entdeckt – sie sind wirklich sehr selten und schwer zu beobachten. Es ist fantastisch, endlich eine auf systematischem Wege zu finden”, sagte O’Meara.

“Jetzt ist es möglich, Himmelsdurchmusterungen nach diesen fossilen Relikten des Urknalls durchzuführen”, sagte Murphy. “Das wird uns genau verraten, wie selten sie sind, und wird uns helfen zu verstehen, wie ein Teil des Gases Sterne und Galaxien im frühen Universum bildete und warum ein anderer Teil das nicht tat.”

Quelle

(THK)

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