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FUSE
Helium verrät Struktur des Universum
von Stefan Deiters
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10. August 2001

Mit Hilfe des NASA Far Ultraviolet Spectroscopic Explorers (FUSE) gelang amerikanischen Astronomen ein Blick auf Heliumgas, das vom Urknall übrig geblieben ist und sich wie ein Spinnennetz durch das Universum zieht.  Die Forscher können hieraus Rückschlüsse auf die ersten Strukturbildungsprozesse im All ziehen.

FUSE
FUSE beobachtet einen ferner Quasar. Bild: A. Feild, F. Summers und G. Kriss (STScI)
Die Beobachtungen helfen den Astronomen bei der Überprüfung von Theorien über die Vorgänge nach dem Urknall. Entscheidend dabei ist vor allem, wie sich Materie im sich ausdehnenden Universum zusammengefunden hat. Die Modelle besagen hier, dass dies in einer spinnennetzähnlichen Struktur geschah, die den Raum zwischen den Galaxien ausfüllt. Dank des nun beobachteten Helium kann man diese Strukturen verfolgen, die allesamt aus winzigen Instabilitäten direkt nach dem Urknall entstanden.

"Die sichtbaren Galaxien sind nur die Spitze dieser Strukturen des frühen Universums", erläutert Gerard Kriss, der das Beobachtungsteam von FUSE leitet. "Die neuen Beobachtungen zeigen uns nun quasi die Details der Berge und Täler zwischen den Gipfeln." Zudem bestätigen die FUSE-Beobachtungen Theorien über die Rolle von Schwarzen Löchern in aktiven Galaxien und heftiger Sternentstehung. "Die Beobachtungen stimmen extrem gut mit einem hier entwickelten Modell überein, nachdem das interstellare Medium von Quasaren und durch Starburst-Galaxien ionisiert wurde", so Michael Shull, Professor an der Universität von Colorado. Starburst-Galaxien sind Systeme in denen gerade heftigste Sternentstehung vor sich geht, Quasare sind aktive Galaxien mit einem gewaltigen Schwarzen Loch im Zentrum.

FUSE gelang es das Helium aufzuspüren, indem das Weltraumteleskop einen etwa zehn Milliarden Lichtjahre entfernten Quasar  beobachtete. Insgesamt sammelte FUSE 20 Tage lang das Licht des entfernten Objektes, das auf dem Weg durch das vermeintlich leere All so manche Informationen über die dort vorhandenen Stoffe mitbekam. Im Spektrum lässt sich dies dann erkennen. Und da sich das Universum ausdehnt, findet man die Störungen im Spektrum bei unterschiedlichen Wellenlängen, je nachdem wie weit die Gaswolke von der Erde entfernt ist.

Die Heliumkerne, so legen die Ergebnisse nahe, entstanden in den ersten Minuten nach dem Urknall. Durch die Ausdehnung des Universums kühlte sich das Weltall langsam ab, die Heliumkerne konnten Elektronen einfangen und normale, neutrale Atome bilden. Später wurde das Gas wieder erhitzt und die Heliumatome verloren wieder eines ihrer Elektronen. Lange Zeit debattierten Astronomen was wohl für diese Re-Ionisation verantwortlich war. Um eine Antwort zu finden ist Helium deutlich besser geeignet als der viel häufigere Wasserstoff, weil Helium es schafft, ein Elektron zu behalten, was für eine ganze Schar von aufschlussreichen Signalen im Spektrum sorgt.

Vergleiche von FUSE zwischen interstellaren Helium und Wasserstoff-Wolken zeigen nun, dass nicht allein Quasare für die frühe Re-Ionisation des Universums verantwortlich waren, sondern das auch heftige Sternentstehung eine Rolle gespielt hat. "Dies ist ein sehr wichtiges Ergebnis", meint Dr. Georg Sonneborn, FUSE-Projektwissenschaftler bei der NASA. "Die Suche nach ionisiertem Heliumgas und die Gewinnung entsprechender Spektren war eine der Hauptaufgaben der FUSE-Mission und die ist eindrucksvoll erfüllt worden." Nun soll FUSE noch andere Quasare anvisieren um so weitere Informationen über die geheimnisvolle Struktur des Universums zu sammeln.

Links im WWW
Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer
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