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Hintergrundinformationen

Das IRAM-Interferometer

In den französischen Alpen, auf dem 2550 Meter hoch gelegenen Plateau de Bure, steht eines der leistungsfähigsten Teleskope für Millimeterstrahlung: das Observatorium des Institut de Radioastronomie Millimétrique, kurz IRAM.

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Sollten die Kosmologen Recht haben, dann gibt es im All eine neue Form von Materie, die sechsmal häufiger vorkommt als die uns bekannte. Sie ist unsichtbar und heißt daher Dunkle Materie. Vor 80 Jahren erstmals postuliert, steht ihr direkter Nachweis bis heute aus. Forscher am Max-Planck-Institut für Physik in München und am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg wollen das kosmische Rätsel in den kommenden Jahren lösen.

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17. Dezember 2012

Sollten die Kosmologen Recht haben, dann gibt es im All eine neue Form von Materie, die sechsmal häufiger vorkommt als die uns bekannte. Sie ist unsichtbar und heißt daher Dunkle Materie. Vor 80 Jahren erstmals postuliert, steht ihr direkter Nachweis bis heute aus. Forscher am Max-Planck-Institut für Physik in München und am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg wollen das kosmische Rätsel in den kommenden Jahren lösen. [mehr]
Astronomen gehen seit längerem davon aus, dass überreichliche Sternproduktion in der Gegenwart die Möglichkeiten einer Galaxie einschränkt, auch in Zukunft Sterne zu erzeugen. Nun hat ein Team, zu dem auch Fabian Walter vom Max-Planck-Institut für Astronomie gehört, die ersten detailreichen Bilder dieser Art selbstlimitierenden galaktischen Verhaltens aufgenommen: molekulares Gas, Rohmaterial der Sterngeburt, das aus den Sternentstehungsgebieten in der Sculptor-Galaxie (NGC 253) strömt. Die Beobachtungen gelangen mit dem jüngst in Betrieb genommenen Verbundteleskop ALMA in Chile.

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24. Juli 2013

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Astronomie

Sternfabriken am Ende der Welt

Wissenschaftler am Heidelberger Max-Planck-Institut für Astronomie wollen die dunkle Epoche des Universums erhellen

20. Dezember 2012

Als das All vor 13,7 Milliarden Jahren auf die Welt kam, gab es zunächst nur Strahlung. Doch wenige hundert Millionen Jahre später war der Raum erfüllt mit Galaxien – ungemein produktiven Sternfabriken, die nicht so recht ins Bild einer allmählichen kosmischen Evolution passen. Forscher wie Fabian Walter vom Heidelberger Max-Planck-Institut für Astronomie versuchen, Licht in die dunkle Epoche des Universums zu bringen.

Text: Alexander Stirn

Tiefer Blick ins All: Dieser Ausschnitt aus dem <em>Hubble Ultra Deep Field</em> zeigt Galaxien am Rand von Raum und Zeit. In solchen jungen Milchstraßen werden jede Menge Sterne geboren. Bild vergrößern
Tiefer Blick ins All: Dieser Ausschnitt aus dem Hubble Ultra Deep Field zeigt Galaxien am Rand von Raum und Zeit. In solchen jungen Milchstraßen werden jede Menge Sterne geboren. [weniger]

Griffige Bezeichnungen für eigentlich unbegreifliche Vorgänge zu finden, hat Astronomen noch nie vor ein Problem gestellt: Dark Ages, das dunkle Zeitalter, nennen sie etwa jene Ära, die knapp 380000 Jahre nach der Geburt des Universums beginnt. Zu dieser Zeit machen sich die positiv geladenen Ionen aus dem Urknall gerade daran, frei umherschwirrende Elektronen einzufangen – das Nachleuchten des Big Bang verfliegt. Noch haben sich allerdings keine Sterne gebildet, die Licht in die plötzliche Dunkelheit bringen könnten.

Nicht nur kosmologisch ist das ferne Zeitalter eine dunkle Periode. Auch die Wissenschaft tut sich bisher schwer, die damaligen Vorgänge zu erhellen: Beobachtungen rund um die Geburt der ersten Sterne gibt es so gut wie keine. Die Forscher sind daher auf Simulationen und theoretische Überlegungen angewiesen.

Langsam ändert sich das jedoch. „Da unsere Teleskope immer besser und immer empfindlicher werden, sehen wir heute Dinge, die vor zehn Jahren nicht möglich waren“, sagt Fabian Walter, Astronom am Heidelberger Max-Planck-Institut für Astronomie. Dort untersucht der 41-Jährige, wie und wann die ersten Sterne entstanden sind, wie produktiv die frühen Galaxien waren und wo genau die stellaren Kinderstuben lagen.

Ein ums andere Mal stellen er und seine Kollegen die Theoretiker dabei vor ungeahnte Probleme – und das dürfte so weitergehen. Walter sagt: „Das Studium von Galaxien in der Frühphase des Universums wird sich in den kommenden Jahren zu einem zentralen Forschungsgebiet für Astronomen entwickeln.

Teleskop durchleuchtet die Jugend des Alls

Eine Galaxie taucht auf: Das Objekt HDF850.1 ist auf dem Ausschnitt des <em>Hubble Deep Field</em> (gelbes Quadrat) gar nicht zu sehen. <br /><br /> Bild vergrößern
Eine Galaxie taucht auf: Das Objekt HDF850.1 ist auf dem Ausschnitt des Hubble Deep Field (gelbes Quadrat) gar nicht zu sehen.

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Noch ist es eine Detektivarbeit – eine mühsame Suche, die so gar nichts mit den bunten Bildern zu tun hat, welche die Astronomie sonst produziert. Im Treppenhaus des Heidelberger Instituts, einem Betonbau auf dem Königstuhl hoch über der Stadt, hängen viele dieser typisch-farbenfrohen Aufnahmen. Sie zeigen planetarische Nebel, Sternhaufen, Spiralgalaxien. Zwischen all den Hinguckern hängt auch eine unscheinbare Aufnahme, hauptsächlich schwarz, mit vielen pixeligen Farbklecksen. „Hubble Ultra Deep Field“ steht darunter.

Es ist ein Blick in die tiefsten Tiefen des Alls. Viele hundert Stunden lang hat das Weltraumteleskop Hubble seine Augen auf eine Region des Himmels gerichtet, die auf einem Daumennagel am ausgestreckten Arm nur einen Quadratmillimeter groß wäre. Selbst extrem alte, extrem schwach leuchtende Objekte sind darauf noch auszumachen. „Manche dieser Galaxienbilder setzen sich lediglich aus ein paar hundert Photonen zusammen“, sagt Walter und deutet auf einen rötlich schimmernden Fleck.

Die Farbe ist kein Zufall: Seit dem Urknall hat sich das Universum immer weiter ausgedehnt. Dabei wurden auch die Photonen, die Teilchen des Lichts, gestreckt. Ihre Wellenlänge hat sich zwangsläufig vergrößert – und zwar umso mehr, je weiter das Objekt, das sie einst ausgesandt hat, von der Erde entfernt ist.

Im Bereich der Submillimeterwellen dagegen wird die ferne Milchstraße sichtbar (helle Konturlinien). Das Licht von HDF850.1 war 12,5 Milliarden Jahre zu uns unterwegs und ist extrem schwach. Dennoch gelang es Astronomen um<br />Fabian Walter, die Strahlung der Galaxie zu analysieren. Bild vergrößern
Im Bereich der Submillimeterwellen dagegen wird die ferne Milchstraße sichtbar (helle Konturlinien). Das Licht von HDF850.1 war 12,5 Milliarden Jahre zu uns unterwegs und ist extrem schwach. Dennoch gelang es Astronomen um
Fabian Walter, die Strahlung der Galaxie zu analysieren. [weniger]

Rotverschiebung nennen Astronomen diesen Effekt. Sein Ausmaß wird durch den „z-Wert“ beschreiben: Bei z = 1 ist die Wellenlänge doppelt so groß wie bei einem ruhenden Objekt, bei einem Wert von zwei hat sie sich verdreifacht und so weiter. Da Astronomen ferne Objekte stets zu jenem Zeitpunkt sehen, an dem sich das Licht auf den Weg gemacht hat, dient die Rotverschiebung zudem als Maß für das Alter einer Galaxie. Das Licht eines Objekts mit z = 10 etwa ging auf die Reise, als das Universum gerade einmal 500 Millionen Jahre alt war. Bei einem angenommenen Weltalter von rund 13,7 Milliarden Jahren war es also 13,2 Milliarden Jahre lang unterwegs.

„Durch die Rotverschiebung werden weit entfernte Objekte schnell dramatisch dunkel – ganz besonders im Bereich des sichtbaren Lichts“, sagt Fabian Walter. Für das Licht der Galaxien, wie es im Hubble Deep Field (HDF) zu sehen ist, interessiert sich der Heidelberger Astronom aber ohnehin nur am Rande. Es stammt größtenteils von fertigen Sternen. Die Geburt neuer Sonnen geschieht woanders – im Innern dichter Wolken aus Staub und Gas. „Ohne Gas keine Sterne“, sagt Walter.

Vor allem molekularer Wasserstoff ist nötig, damit der stellare Nachwuchs geboren werden kann. Er lässt sich allerdings nicht direkt beobachten. Das geht nur über den Umweg eines anderen, eng mit dem Wasserstoffvorrat verbundenen Gases: Kohlenmonoxid. Sein Molekül sendet ein charakteristisches Signal aus, das normalerweise im infraroten Bereich des Spektrums liegt.

Wegen der Rotverschiebung kommt es auf der Erde mit Wellenlängen von einigen Millimetern an – also knapp unterhalb des Bereichs der Mikrowellen. Zumindest die hellsten dieser uralten Sternentstehungsgebiete können somit von modernen Millimeter-Teleskopen wie dem Observatorium des Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM) in den französischen Alpen ausfindig gemacht werden (siehe Kasten "Hintergrundinformationen").

Einfache Messungen machen Modelle zunichte

Schlüssel zur frühen Entwicklungsphase des Universums: Quasare gehören zu den ersten Objekten, die sich wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet haben. Im Herzen dieser jungen Galaxien sitzen gigantische schwarze Löcher, die Materie in Form von Jets ins All blasen. Bild vergrößern
Schlüssel zur frühen Entwicklungsphase des Universums: Quasare gehören zu den ersten Objekten, die sich wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet haben. Im Herzen dieser jungen Galaxien sitzen gigantische schwarze Löcher, die Materie in Form von Jets ins All blasen. [weniger]

Mit ihrer Hilfe haben Astronomen in den vergangenen Jahren eine ganze Reihe solcher Quellen entdeckt. Eine der wichtigsten heißt schlicht HDF850.1. Im klassischen Hubble Deep Field ist die Galaxie nicht mehr als ein schwarzer Fleck auf schwarzem Hintergrund. Im Submillimeterlicht leuchtet sie jedoch stark auf. Besonders deutlich sind dabei Kohlenmonoxid-Moleküle auszumachen, die einst Strahlung absorbiert, in Rotationsschwingungen umgesetzt und schließlich bei klar definierten Frequenzen (Spektrallinien) abgegeben haben.

Damit ist es Fabian Walter im Jahr 2012 gemeinsam mit Forschern des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn und weiteren Kollegen gelungen, die Rotverschiebung von HDF850.1 zu bestimmen. Sie liegt bei einem z-Wert von 5,2. Das Licht der Galaxie war demnach 12,5 Milliarden Jahre zur Erde unterwegs und erlaubt Einblick in eine Zeit, als das Universum gerade einmal 1,2 Milliarden Jahre alt war.

Die Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature, offenbart aber noch mehr: Charakteristische Spektrallinien des Kohlenstoffs – insbesondere von Atomen, denen ein Elektron fehlt – deuten auf eine hohe stellare Aktivität hin. Sie verraten dabei nicht nur, dass tief in der fernen Milchstraße, versteckt hinter dicken Wolken aus Staub und Gas, neue Sterne produziert werden; sie geben auch Anhaltspunkte für den Ablauf dieses Prozesses.

Demnach produziert eine Galaxie wie HDF850.1 eine Billion Mal so viel Energie wie unsere Sonne. Das ist nur möglich, wenn dort Jahr für Jahr Sterne im Ausmaß von etwa 1000 Sonnenmassen entstehen. Eine normale Galaxie wie unsere Milchstraße dagegen bringt es lediglich auf ein Tausendstel dieser Menge. „Bereits kurz nach dem Urknall müssen somit Galaxien existiert haben, die irrsinnig viele Sterne produzieren konnten“, sagt Fabian Walter.

Das widerspricht allerdings gängigen Modellen, nach denen die ersten Sterne und Galaxien eher gemächlich entstanden sein sollen: So waren Theoretiker bisher davon ausgegangen, dass die Elemente, die im Urknall gebildet wurden, viele hunderttausend Jahre brauchten, um sich langsam zusammenzuballen – unterstützt von einer Kraft, die Astronomen Dunkle Materie nennen und über deren Natur sie noch kaum etwas sagen können. Die gasförmigen Elemente – vor allem Wasserstoff, Helium und Lithium – sammelten sich in den Scheiben der ersten Galaxien, verdichteten sich unter dem Einfluss der gegenseitigen Schwerkraft und begannen zu kollabieren. Irgendwann waren die Molekülwolken schließlich dicht genug, um das Feuer der Kernfusion zu zünden.

Diese ersten Sonnen, Theoretiker sprechen von Population-III-Sternen, müssen gewaltig gewesen sein. Sie brannten aus, explodierten und schleuderten dabei die schwereren Elemente, die sie während der Kernfusion produziert hatten, hinaus ins All. Nach und nach entstanden auf diese Weise die Bausteine, aus denen die heutigen Sterne und Galaxien bestehen. Eigentlich ein langsamer, kontinuierlicher Prozess.

Dass eine Milliarde Jahre nach dem Urknall bereits riesige Sternfabriken wie in HDF850.1 existiert haben müssen, passt nicht so recht in dieses Bild. „In vielen Bereichen der Astronomie kommt man heute dahinter, dass am Anfang des Universums einige Dinge sehr viel schneller abgelaufen sein müssen als gedacht“, sagt Walter zu diesem Dilemma zwischen Theorie und Praxis.

Galaxie mit erstaunlich hoher Geburtenrate

Im Kreißsaal der Sonnen: Der Orionnebel gehört zu den malerischen Motiven am Firmament. Schon mit bloßem Auge lässt sich im Schwertgehänge der Figur ein blasses Fleckchen erkennen. Das Teleskop enthüllt eine prachtvolle Wolke aus Gas und Staub, in der Sterne geboren werden. Bild vergrößern
Im Kreißsaal der Sonnen: Der Orionnebel gehört zu den malerischen Motiven am Firmament. Schon mit bloßem Auge lässt sich im Schwertgehänge der Figur ein blasses Fleckchen erkennen. Das Teleskop enthüllt eine prachtvolle Wolke aus Gas und Staub, in der Sterne geboren werden. [weniger]

Noch reichen die Beobachtungsdaten nicht für ein abschließendes Urteil. Gut möglich, dass Fabian Walter bei seiner Suche nach besonders weit entfernten Galaxien ausgerechnet jene erwischt hat, die am hellsten und aktivsten sind – und deshalb auch am einfachsten zu beobachten. Vielleicht handelt es sich bei ihnen um Ausreißer, vielleicht um Glückstreffer. Möglicherweise erlauben sie keinen Rückschluss auf die wahren Verhältnisse in den Jugendjahren des Universums. „Wenn wir ehrlich sind, dann haben wir keine Ahnung, wie viele derartige Objekte es gibt, wir haben ja bisher nur eines genauer untersucht“, so Fabian Walter. „Sollten davon aber Tausende existieren, dann haben die Theoretiker mit ihren Simulationen ein Problem.“

Galaxien wie HDF850.1 sind nicht die einzige Gefahr für die derzeitigen Modelle des frühen Universums. Überraschende Daten kommen auch von Quasaren – aktiven schwarzen Löchern, die im Zentrum der meisten Galaxien sitzen und fortwährend Materie anziehen. Gas und Staub werden von ihnen auf Spiralbahnen gezwungen, beschleunigt und stark erhitzt. Kurz bevor die Materie in dem kosmischen Schlund verschwindet, leuchtet sie hell auf.

Quasare gehören damit zu den lichtstärksten Objekten im All. „Das macht sie zu einem idealen Forschungsgegenstand, um physikalische Prozesse und die chemische Zusammensetzung in weit entfernten Regionen zu studieren“, sagt Walter. Selbst mit IRAM reicht eine Beobachtungszeit von einigen Stunden, um den Quasaren ihre Geheimnisse zu entlocken.

In der Region Orion-KL des rund 1350 Lichtjahre entfernten Gebildes ist die Geburtenrate der Sterne ähnlich hoch wie in der Galaxie J1148+5251, die hier zu sehen ist – allerdings bezogen auf ein ungleich größeres Volumen. Denn diese ferne Sternenfabrik im jungen All ist so groß wie 100 Millionen Orion-Regionen zusammengenommen. Bild vergrößern
In der Region Orion-KL des rund 1350 Lichtjahre entfernten Gebildes ist die Geburtenrate der Sterne ähnlich hoch wie in der Galaxie J1148+5251, die hier zu sehen ist – allerdings bezogen auf ein ungleich größeres Volumen. Denn diese ferne Sternenfabrik im jungen All ist so groß wie 100 Millionen Orion-Regionen zusammengenommen. [weniger]

Einen großen Nachteil haben die hell leuchtenden Objekte allerdings: Sie kommen – zumindest in den Frühzeiten des Universums – extrem selten vor und sind entsprechend schwer zu finden. Walter und seine Kollegen setzen daher auf eine systematische Durchmusterung des Himmels mithilfe eines Teleskops auf Hawaii: Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System) durchforstet das gesamte Firmament über der Pazifikinsel automatisch nach Lichtpunkten, deren Signatur mit Quasaren übereinstimmen könnte. „Auf diese Weise haben wir schon zwei Quasare gefunden“, sagt Walter. „Das ist nicht großartig, aber es zeigt, dass die Methode funktioniert und wir guten Gewissens weitermachen können.“

Ein bereits seit längerem bekanntes kosmisches Leuchtfeuer heißt J1148+5251. Es gibt Einblicke in eine Zeit, die weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall liegt. Bereits 2009 konnten die Heidelberger und Bonner Astronomen mithilfe von IRAM zeigen, dass auch in dieser Galaxie extrem viele Sterne gebildet werden. Die Rate liegt sogar an der Obergrenze des physikalisch Machbaren – noch mehr Sterne, und die Energie der vielen Geburten würde die 5000 Lichtjahre große Kinderstube sprengen.

„Solch extreme Verhältnisse finden sich in unserer Milchstraße nur in viel kleineren Regionen, etwa in Teilen des Orion-Nebels“, sagt Walter. J1148+5251 ist jedoch so groß wie 100 Millionen Orion-Regionen zusammengenommen – und das nicht einmal eine Milliarde Jahre nach der Geburt des Universums.

Auch eine andere Beobachtung, die Walter und seine Kollegen bei Quasaren kurz nach dem Urknall gemacht haben, gibt Rätsel auf: Obwohl die Objekte äußerst jung sind, ist ihr schwarzes Loch bereits ähnlich massiv wie bei heutigen Galaxien. Die dynamische Masse, die sich rundherum verteilt, ist dagegen vergleichsweise gering. Sie beträgt lediglich das 20- bis 30-Fache des Zentrums. Bei aktuellen Galaxien ist dieser Wert deutlich höher, er liegt beim etwa Tausendfachen.

Das könnte darauf hindeuten, dass im jungen Universum zunächst die schwarzen Löcher entstanden sind. Sie saugten immer mehr Staub und Gas ab, was letztlich zur Geburt der ersten Sterne in direkter Umgebung des galaktischen Zentrums führte. „Das ist aber sehr spekulativ“, warnt Fabian Walter. Daher konzentriere er sich darauf, die Messungen zu machen. Was das alles bedeutet, darüber müssten sich die Kollegen aus der theoretischen Astronomie die Köpfe zerbrechen.

Späher über dem Wolkenmeer: Das Teleskop von Pan-STARRS auf Maui (Hawaii) durchforstet das Firmament nach Lichtpunkten und sucht dabei unter anderem nach den Fingerabdrücken von Quasaren. Bild vergrößern
Späher über dem Wolkenmeer: Das Teleskop von Pan-STARRS auf Maui (Hawaii) durchforstet das Firmament nach Lichtpunkten und sucht dabei unter anderem nach den Fingerabdrücken von Quasaren. [weniger]

Es ist nicht die einzige Herausforderung, mit der Walter und seine Kollegen die Theoretiker konfrontieren: Das Licht, das die Astronomen von den uralten Quasaren aufgefangen haben, verteilt sich über die verschiedenen Wellenlängen ganz ähnlich wie das Licht heutiger Galaxien. „Da gibt es kaum einen Unterschied zwischen einem Quasar 800 Millionen Jahre nach dem Urknall und einem vor unserer Haustür“, sagt Walter.

Das bedeutet aber auch, dass bereits bei den frühen Quasaren die charakteristischen Spektrallinien von Metallen wie Eisen oder Magnesium zu finden sind – Elemente, die nicht im Urknall entstanden sein können, sondern erst nach und nach von den Sternen produziert werden mussten. Eines der gängigen Modelle zur Sternentstehung sagt allerdings voraus, dass Eisen als schwerstes Element lediglich in Sternen gebildet werden konnte, die mindestens zwei Milliarden Jahre alt waren. „Mit einfachen Messungen sind solche Modelle über den Haufen geworfen worden“, sagt Walter. Enttäuscht ist er deswegen nicht, im Gegenteil: „Das finde ich faszinierend.“

Wie schon bei den Galaxien im Hubble Deep Field ist die Zahl der untersuchten Quasare aber noch zu gering, um statistisch fundierte Aussagen über die Vorgänge im jungen Universum zu treffen. Das könnte sich bald ändern: In Chile entsteht derzeit ALMA, ein Millimeter-Teleskop der Superlative. Statt sechs Antennen wie bei IRAM verfügt ALMA über 50 Antennen; und statt auf einer Höhe von 2500 Metern in den französischen Alpen steht es auf mehr als 5000 Metern Höhe in der Atacama- Wüste – einer der trockensten und klarsten Regionen der Erde.

Unterwegs im Weltall: Der Astronom Fabian Walter hat viele Jahre lang am <em>Very Large Array</em> in Socorro (US-Bundesstaat New Mexico) gearbeitet. Bild vergrößern
Unterwegs im Weltall: Der Astronom Fabian Walter hat viele Jahre lang am Very Large Array in Socorro (US-Bundesstaat New Mexico) gearbeitet. [weniger]

Beim Gedanken daran kommt Fabian Walter ins Schwärmen: „ALMA ist absolut gigantisch“, sagt der Astronom. „Das ist ein Teleskop, das alles Bisherige in den Schatten stellt. Das ist ein Sprung wie vom menschlichen Auge zu Galileos Fernrohr.“

Verglichen mit seinen Vorgängern vereint ALMA gleich mehrere Vorzüge: Das Teleskop ist nicht nur deutlich empfindlicher, seine einzelnen Schüsseln können auch bis zu 16 Kilometer auseinander gerückt werden. Submillimeter-Quellen aus dem extrem jungen Universum lassen sich dadurch einfacher finden, die Verteilung ihres Lichts und ihrer Massen kann detaillierter beobachtet werden.

Bis es so weit ist, werden fünf bis zehn Jahre vergehen. „Noch sind wir daher auf Modelle und Simulationen angewiesen“, sagt Fabian Walter. Mit jeder neuen Beobachtung, egal ob derzeit mit IRAM oder künftig mit ALMA, eröffnet sich den Astronomen aber die Chance, ihre Modelle ein klein wenig besser an die damaligen Realitäten anzupassen – und damit mehr Licht ins dunkle Zeitalter des Universums zu bringen.

Auf den Punkt gebracht

Das Universum wurde vor etwa 13,7 Milliarden Jahren im Urknall geboren. Bereits wenige hundert Millionen Jahre später gab es Sterne und Galaxien.

Einige der ersten Galaxien waren unvorstellbar produktiv: In ihnen entstanden offenbar Jahr für Jahr Sterne im Ausmaß von etwa 1000 Sonnenmassen. Eine normale Galaxie wie unsere Milchstraße dagegen bringt es lediglich auf ein Tausendstel dieser Menge.

Diese hohe Produktionsrate passt nicht zu theoretischen Modellen. Die Astronomen bemühen sich darum, möglichst viele Daten aus der Frühzeit des Weltalls zu sammeln.

Die Beobachtung junger Galaxien und weit entfernter Quasare soll helfen zu verstehen, welche Prozesse im Innern der gigantischen ersten Sternfabriken ablaufen.

GLOSSAR

Rotverschiebung
Sie ist bei Objekten, die sich mit großer Geschwindigkeit von der Erde entfernen, ein Maß für die Verschiebung der Wellenlänge in den roten Bereich des Spektrums und wird durch den Wert z dargestellt.

Rückblickzeit
Bei sehr großer Entfernung hängt die Rotverschiebung nicht nur von der Fluchtgeschwindigkeit der Objekte ab (Dopplereffekt). Vielmehr zieht die Ausdehnung des gesamten Raums das Licht in die Länge. Daher lässt sich aus dieser kosmologischen Rotverschiebung auch nicht ohne Weiteres auf die Entfernung des Objekts schließen; diese hängt unter anderem vom jeweils verwendeten kosmologischen Modell ab. Astronomen sprechen lieber von Rückblickszeit – der Zeit, die das Licht von dem Objekt bis zu uns unterwegs war und die angibt, in welchem Weltalter es auf die Reise ging.

Urknall
Das von Kosmologen bevorzugte Modell der Geburt des Universums. Demnach entstand der Kosmos vor 13,7 Milliarden Jahren aus einer unvorstellbar dichten und heißen Anfangssingularität, die sich physikalisch nicht beschreiben lässt. Heute wird das klassische Urknallmodell durch die Inflation erweitert – dem schlagartigen Aufblähen des extrem jungen Weltalls.

 
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