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KOSMOLOGIE
Die Schatten der ersten Atome
von Rainer Kayser
5. Mai 2004

Amerikanische Astronomen schlagen vor, mit Radioteleskopen nach den "Schatten" der ersten Atome zu suchen, die im Kosmos entstanden sind. So könne man erstmalig Informationen über das "dunkle Zeitalter" des Universums gewinnen - jene Zeit zwischen Urknall und der Entstehung der ersten Sterne. In dieser Phase hat sich die Materie zu ersten Strukturen zusammengeballt, vermutlich unter dem Einfluss der mysteriösen "dunklen Materie" aus bislang unbekannten Elementarteilchen.

Erste Sterne

Das dunkle Zeitalters des Universums endete als sich aus den Wasserstoffwolken (hier rötlich dargestellt) ersten Sterne bildeten. Bild: David A. Aguilar, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

"Die kosmische Hintergrundstrahlung enthält eine Fülle von Informationen, aus denen wir etwas über die genauen Anfangsbedingungen des Kosmos erfahren können", erläutert Abraham Loeb vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts. Gemeinsam mit seinem Kollegen Matias Zaldarriaga untersuchte Loeb, welche Auswirkungen die ersten Atome auf diese Hintergrundstrahlung hatten.

370.000 Jahre nach dem Urknall war das Universum so weit abgekühlt, dass sich erste Wasserstoff-Atome bilden konnten. Damit wurde der Kosmos zugleich durchsichtig für elektromagnetische Strahlung. Die damals freigesetzte Strahlung, das "Echo des Urknalls", sehen wir heute als kosmische Hintergrundstrahlung, durch die Expansion des Alls abgekühlt auf eine Temperatur von nur noch 2,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Ein Teil diese Strahlung jedoch wurde im dunklen Zeitalter des Kosmos von den Wasserstoff-Atomen wieder absorbiert. Diese "Schatten" der Atome sollten nach Ansicht von Loeb und Zaldarriaga mit der kommenden Generation großer Antennenanlagen wie dem Square Kilometer Array nachweisbar sein.

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So ließen sich noch Materieansammlungen im frühen Kosmos aufspüren, die damals nur 300 Lichtjahre groß waren. Gegenüber heutigen Techniken, die nach Temperaturschwankungen in der Hintergrundstrahlung sucht, ist dies eine Verbesserung der Auflösung um das Tausendfache. Allerdings ist die Suche nach den kosmischen Schatten nicht ganz einfach. Wasserstoff absorbiert Strahlung mit einer Wellenlänge von 21 Zentimetern. Aber durch die Expansion des Weltalls befindet sich diese Absorption heute in einem Wellenlängenbereich von 6 bis 21 Metern. Mit den heutigen Radioteleskopen lässt sich eine Absorption in diesem Bereich noch nicht aufspüren.

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