News: Zurück zu den Anfängen
Wegen der Expansion des Universums ist das Licht der ältesten Objekte viele Milliarden Jahre unterwegs und deshalb nur schwerlich zu erforschen. Eine Arbeitsgruppe profitierte nun von dem aufgerüsteten Hubble Space Telescope, einer anderen kam der Zufall zur Hilfe.
© NASA (Ausschnitt)
Unmittelbar nach dem Urknall vor ungefähr 14 Milliarden Jahren bestand das noch kleine Weltall einzig aus den leichten Elementen Wasserstoff und Helium. Erst nach und nach entstanden durch die Einwirkung heftiger kosmischer Strahlung noch zwei weitere leichte Elemente: Beryllium und Bor.
Damit noch schwerere Elemente entstehen konnten, bedurfte es indes der so genannten Nukleosynthese, die nur im Inneren von Sternen möglich ist. Und erst, wenn diese Sterne am Ende ihres Lebens in einer Supernova vergingen, schleuderten sie die schweren Elemente des Periodensystems ins All, wo sie den kommenden Sternengenerationen als Grundlage dienten - bis das Periodensystem irgendwann vollständig war.
Die Erforschung solcher Vorgänge im blutjungen Kosmos ist extrem schwierig, denn infolge der Expansion des Universums ist das Licht dieser Objekte seit vielen Milliarden Jahren unterwegs. Die Sterne und Galaxien der ersten Generation sind also extrem weit entfernt und so ist von ihnen nur ein schwaches Leuchten zu sehen.
Jetzt aber sind zwei Arbeitsgruppen unabhängig voneinander spektakuläre Rückblicke in jene Zeit gelungen, und während die Forscher um Wolfram Freudling vom European Southern Observatory in Garching von einem nagelneuen Instrument an Bord des Hubble Space Telescope profitierten, kam Jason Prochaska von der University of California ins Santa Cruz und seinen Kollegen schlicht der Zufall zu Hilfe.
Freudling und seine Mitarbeiter hatten das NICMOS-Instrument (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph) auf drei Quasare ausgerichtet, extrem helle und deshalb auch in der Entfernung noch einigermaßen sichtbare Galaxien. Die Quasare sind fast 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt - ihr Licht zeugt also von einer Zeit, als das Universum noch nicht einmal eine Milliarde Jahre alt war.
Im Lichtspektrum dieser Galaxien fanden die Forscher Hinweise auf große Mengen Eisen. Da der Prozess der Eisenentstehung um die 500 bis 800 Millionen Jahre dauert, konnte dies nur heißen, dass bereits die allerersten Sterne, die aus den fast reinen Wasserstoff- und Heliumwolken des jungen Universums kondensierten, Eisen hervorzubringen vermochten [1].
Auch bei den Arbeiten von Jason Prochaska von der University of California in Santa Cruz und seinen Kollegen spielte ein Quasar eine wichtige Rolle. Allerdings war dabei das Licht des rund zwölf Milliarden Lichtjahre entfernten FJ081240.6+320808 nur Mittel zum Zweck. Interessant war vielmehr die Filterung dieses Lichts durch eine kaum jüngere Galaxie, die sich zufälligerweise haargenau in der Sichtlinie zu dem Quasar befindet und von ihm gleichsam durchleuchtet wird.
Bei der Betrachtung dieses Lichts durch das High Resolution Echelle Spectrometer des W.M. Keck Observatory auf Hawaii ergab sich, dass in dieser galaxy at redshift=2,626 - einen richtigen Namen hat das Sternsystem noch nicht - 25 Elemente zu finden sind, darunter Zink und Germanium, ja sogar Zinn und Blei [2].
Insbesondere das Vorkommen dieser Elemente, die schwerer sind als Eisen, ist aufschlussreich. Denn während bei der Bildung der Elemente bis zum Eisen Energie freigesetzt wird, ist für die Bildung der schwereren Elemente die Zufuhr von Energie notwendig.
Diese Energie wird etwa im Zuge des blitzschnellen Todes eines Sterns erzeugt, wenn die Wasserstoffvorräte zur Neige gehen, der Sternenkern kollabiert und eine gigantische Schockwelle die äußeren Schichten des Sterns ins All sprengt. Das Vorhandensein dieser schweren Elemente in galaxy at redshift=2,626 beweist somit, dass es schon kurz nach dem Urknall massereiche Sterne geben musste, die nach einem nur wenige Millionen Jahre langen Leben in Supernovae vergingen.
Und noch etwas: Die Verteilung jener 25 Elemente in galaxy at redshift=2,626 unterscheiden sich kaum von jener in unserer Milchstraße. Und das findet Prochaska beruhigend. Man müsse nicht mit irgendwelchen Merkwürdigkeiten rechnen, was es an Unterschieden gebe, werde sich noch als aufschlussreich erweisen.
Damit noch schwerere Elemente entstehen konnten, bedurfte es indes der so genannten Nukleosynthese, die nur im Inneren von Sternen möglich ist. Und erst, wenn diese Sterne am Ende ihres Lebens in einer Supernova vergingen, schleuderten sie die schweren Elemente des Periodensystems ins All, wo sie den kommenden Sternengenerationen als Grundlage dienten - bis das Periodensystem irgendwann vollständig war.
Die Erforschung solcher Vorgänge im blutjungen Kosmos ist extrem schwierig, denn infolge der Expansion des Universums ist das Licht dieser Objekte seit vielen Milliarden Jahren unterwegs. Die Sterne und Galaxien der ersten Generation sind also extrem weit entfernt und so ist von ihnen nur ein schwaches Leuchten zu sehen.
Jetzt aber sind zwei Arbeitsgruppen unabhängig voneinander spektakuläre Rückblicke in jene Zeit gelungen, und während die Forscher um Wolfram Freudling vom European Southern Observatory in Garching von einem nagelneuen Instrument an Bord des Hubble Space Telescope profitierten, kam Jason Prochaska von der University of California ins Santa Cruz und seinen Kollegen schlicht der Zufall zu Hilfe.
Freudling und seine Mitarbeiter hatten das NICMOS-Instrument (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph) auf drei Quasare ausgerichtet, extrem helle und deshalb auch in der Entfernung noch einigermaßen sichtbare Galaxien. Die Quasare sind fast 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt - ihr Licht zeugt also von einer Zeit, als das Universum noch nicht einmal eine Milliarde Jahre alt war.
Im Lichtspektrum dieser Galaxien fanden die Forscher Hinweise auf große Mengen Eisen. Da der Prozess der Eisenentstehung um die 500 bis 800 Millionen Jahre dauert, konnte dies nur heißen, dass bereits die allerersten Sterne, die aus den fast reinen Wasserstoff- und Heliumwolken des jungen Universums kondensierten, Eisen hervorzubringen vermochten [1].
Auch bei den Arbeiten von Jason Prochaska von der University of California in Santa Cruz und seinen Kollegen spielte ein Quasar eine wichtige Rolle. Allerdings war dabei das Licht des rund zwölf Milliarden Lichtjahre entfernten FJ081240.6+320808 nur Mittel zum Zweck. Interessant war vielmehr die Filterung dieses Lichts durch eine kaum jüngere Galaxie, die sich zufälligerweise haargenau in der Sichtlinie zu dem Quasar befindet und von ihm gleichsam durchleuchtet wird.
Bei der Betrachtung dieses Lichts durch das High Resolution Echelle Spectrometer des W.M. Keck Observatory auf Hawaii ergab sich, dass in dieser galaxy at redshift=2,626 - einen richtigen Namen hat das Sternsystem noch nicht - 25 Elemente zu finden sind, darunter Zink und Germanium, ja sogar Zinn und Blei [2].
Insbesondere das Vorkommen dieser Elemente, die schwerer sind als Eisen, ist aufschlussreich. Denn während bei der Bildung der Elemente bis zum Eisen Energie freigesetzt wird, ist für die Bildung der schwereren Elemente die Zufuhr von Energie notwendig.
Diese Energie wird etwa im Zuge des blitzschnellen Todes eines Sterns erzeugt, wenn die Wasserstoffvorräte zur Neige gehen, der Sternenkern kollabiert und eine gigantische Schockwelle die äußeren Schichten des Sterns ins All sprengt. Das Vorhandensein dieser schweren Elemente in galaxy at redshift=2,626 beweist somit, dass es schon kurz nach dem Urknall massereiche Sterne geben musste, die nach einem nur wenige Millionen Jahre langen Leben in Supernovae vergingen.
Und noch etwas: Die Verteilung jener 25 Elemente in galaxy at redshift=2,626 unterscheiden sich kaum von jener in unserer Milchstraße. Und das findet Prochaska beruhigend. Man müsse nicht mit irgendwelchen Merkwürdigkeiten rechnen, was es an Unterschieden gebe, werde sich noch als aufschlussreich erweisen.
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