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Titelthema: Kosmologie: Die ersten Sterne

Bald nach dem Urknall begann eine "dunkle Ära" des Universums, die rund 100 Millionen Jahre andauerte. Erst danach bildeten sich Sterne, und das All wurde allmählich lichtdurchlässig. Diese frühen Supersterne waren vermutlich millionenfach größer als die Sonne, explodierten als Supernovae und bildeten schließlich gigantische Schwarze Löcher. Doch so viel Kosmologen über diese Prozesse grübeln: Die Einzelheiten des Endes der dunklen Ära liegen noch immer – im Dunkeln.
Künstlerische Darstellung des sehr jungen UniversumsLaden...

Vor rund 13,8 Milliarden Jahren, nur knapp 400 000 Jahre nach dem Urknall, verfinsterte sich das Universum plötzlich. Bis zu diesem Zeitpunkt war das gesamte sichtbare All ein heißes, wild brodelndes Plasma gewesen – eine dichte Wolke von Protonen, Neutronen und Elektronen. Hätte es damals einen Beobachter gegeben, wäre ihm der Kosmos als ein blendend heller Nebel erschienen.

Doch nun begann das expandierende Universum so weit auszukühlen, dass sich je ein Proton und ein Elektron zu einem Wasserstoffatom zusammenfügen konnten. Durch diese Rekombination hob sich der helle Nebel, und alles wurde schnell schwarz, denn atomarer, elektrisch neutraler Wasserstoff schluckt elektromagnetische Strahlung in verschiedenen Wellenlängenbereichen. Auf den unvorstellbar grellen Blitz des Urknalls und sein blendendes Nachleuchten folgte daher die so genannte dunkle Ära.

Selbst als die ersten Sterne entstanden, blieb es vorerst finster. Denn sie strahlten vor allem im Ultraviolettbereich – just in dem Teil des Spektrums, den die neu gebildeten Wasserstoffatome bevorzugt absorbierten. Wie kam es dann zur Rückkehr des Lichts in die Welt, zur kosmischen Morgendämmerung? Diese Frage beschäftigt die Astronomen seit Langem. Vielleicht riss die intensive Strahlung der ersten Sterne die Wasserstoffatome wieder auseinander, was Experten als Reionisierung bezeichnen. Das machte den Kosmos dann wieder transparent. Möglicherweise stammte die hierfür erforderliche Energie aber auch von der Strahlung, die entsteht, wenn Gas – komprimiert und erhitzt – in massereiche Schwarze Löcher stürzt. ...

April 2015

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft April 2015

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  • Quellen

Barkana, R.: The First Stars in the Universe and Cosmic Reionization. In: Science 313, S. 931 - 934, 2006

Bromm, V., Larson, R. B.: The First Stars. In: Annual Review of Astronomy and Astrophysics 42, S. 79 - 118, 2004

Miralda-Escudé, J.: The Dark Age of the Universe. In: Science 300, S. 1904 - 1909, 2003