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SPITZER
Neuer Blick auf das erste Leuchten im All
von Stefan Deiters
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8. Juni 2012

Astronomen glauben, dass sie das Leuchten der allerersten Objekte im Universum mit der bislang besten Präzision vermessen haben. Sie nutzten dazu das Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer und visierten jeweils über 400 Stunden lang zwei kleine Bereiche am Himmel an. Bei den Objekten könnte es sich um massereiche Sterne oder gefräßige Schwarze Löcher handeln.

Kosmischer Infrarothintergrund

Dieses Bild zeigt einen von Spitzer im Infraroten beobachteten Streifen am Himmel (oben) im Sternbild Bärenhüter. Im unteren Teil wurden alle bekannten Sterne und Galaxien daraus entfernt und das verbliebene Restleuchten verstärkt, so dass der kosmische Infrarothintergrund sichtbar wird. Bild: NASA / JPL-Caltech / GSFC  [Gesamtansicht]

Wie sahen die ersten Objekte aus, die sich im Universum bildeten und so die dunkle Epoche des Kosmos beendeten? Beantworten lässt sich diese Frage bislang nicht, doch deuten neue Untersuchungen mit dem Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer der NASA darauf hin, dass sie zumindest sehr zahlreich waren und ihren nuklearen Brennstoff mit großer Geschwindigkeit verbrannt haben. Auch Spitzer konnte zwar keine einzelnen Objekte aus der Anfangszeit des Universums erkennen, registrierte aber ein eindeutiges Infrarotleuchten, das von diesen Objekten stammen könnte.

"Diese Objekte müssen extrem hell gewesen sein", glaubt Alexander "Sasha" Kashlinsky vom Goddard Space Flight Center der NASA, der Erstautor eines Fachartikels über die Spitzer-Studie, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erscheint. "Wir können noch nicht direkt ausschließen, dass das Licht von irgendwelchen mysteriösen Quellen aus dem näheren Universum stammt, aber es wird immer wahrscheinlicher, dass uns hier ein Blick in eine sehr frühe Epoche gelungen ist. Spitzer bereitet damit den Weg für die Beobachtungen mit dem James Webb Space Telescope, das uns dann verraten wird, wo diese Objekte sich befinden und um was es sich genau handelt."

Spitzer war erstmals im Jahr 2005 auf ein charakteristisches Hintergrundleuchten gestoßen, das als kosmischer Infrarothintergrund bezeichnet wird (astronews.com berichtete). Zwei Jahre später hat das Weltraumteleskop diese mysteriöse Strahlung dann noch einmal genauer unter die Lupe genommen. Inzwischen befindet sich Spitzer in der erweiterten Missionsphase, in der noch gründlichere Studien von kleinen Himmelsregionen möglich sind. Kashlinsky und sein Team konnten daher mit Spitzer zwei kleine Bereiche am Himmel für jeweils mehr als 400 Stunden beobachten.

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Aus den resultierenden Bildern entfernten die Astronomen dann die Strahlung aller bekannten Sterne und Galaxien. Das Ergebnis war nicht etwa eine schwarze Region des Himmels, sondern ein schwaches Lichtmuster, das zahlreiche Eigenschaften des kosmischen Infrarothintergrundes aufwies. So fanden sich in dem Muster bestimmte verklumpte Bereiche, die so aussahen, wie man sich die Ansammlungen von ganz entfernten Objekten vorstellt.

Kashlinsky vergleicht die Beobachtungen mit dem Versuch, ein großes Feuerwerk in New York von Los Angeles aus zu verfolgen. Als erstes müsste man dazu sämtliche Lichter entfernen, die sich zwischen beiden Städten befinden und schließlich die hellen Lichter von New York selbst. Am Ende würde man eine sehr verschwommene Karte der Verteilung des Feuerwerks erhalten, ohne aber einzelne Details des Feuerwerks erkennen zu können. "Das Licht des ersten Feuerwerks im Universums liefert uns Hinweise", erklärt Kashlinsky. "Es verrät uns, dass diese Quellen ihren nuklearen Brennstoff mit hoher Geschwindigkeit verbrannt haben."

Nach Ansicht der Astronomen entstand unser Universum im sogenannten Urknall vor rund 13,7 Milliarden Jahren. Etwa 500 Millionen Jahre später bildeten sich die ersten Sterne, Galaxien und Schwarze Löcher. Das Licht, was Spitzer nun entdeckt hat, könnte also viele Milliarden Jahre zu uns unterwegs gewesen sein. Als es seine Reise begann, dürfte es sich zudem um Licht im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums gehandelt haben oder sogar um ultraviolette Strahlung. Durch die Ausdehnung des Universum wurde es dann zu längeren, infraroten Wellenlängen gestreckt, die Spitzer jetzt beobachten kann.

Durch die neuen Beobachtungen ist es gelungen, den kosmischen Infrarothintergrund in einem Bereich am Himmel zu kartieren, der etwa zwei Vollmonddurchmessern entspricht - das ist eine deutlich größere Region als zuvor. Dies ermöglichte es den Astronomen, auch umfangreichere Strukturen in dem Hintergrundleuchten zu erkennen. Zudem konnte das Leuchten so in weiteren Teilen des Himmels nachgewiesen werden. Die Astronomen planen, auch noch in anderen Regionen nach dem Infrarothintergrund Ausschau zu halten.

"Dies ist einer der Gründe, warum wir das James Webb Space Telescope bauen", so Glenn Wahlgren, Spitzer-Programmmanager bei der NASA in Washington. "Spitzer gibt uns faszinierende Hinweise, James Webb wird uns aber verraten können, was sich wirklich in der Zeit abspielte, als die ersten Sterne entstanden."

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Neuer Blick auf den kosmischen Infrarothintergrund. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Spitzer: Das Glimmen der ersten Sterne? - 19. Dezember 2006
Spitzer: Das Licht der ersten Sterne - 3. November 2005
Links im WWW
Spitzer, Seite des NASA
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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