Wenn man nun aber auf die Suche nach den allerersten Sternen geht, muss man in dieses dunkle Zeitalter zurück blicken. Man muss weit in die Ferne schauen, denn je weiter man blickt, desto tiefer schaut man auch in die Vergangenheit. Aber, und genau das ist das Problem, die Strahlung die es möglichen machen würde, die allerersten Sterne zu identifizieren, konnte sich erst nach der Reionisierungsepoche ausbreiten. Dafür wird der Blick der Astronomen getrübt und es ist schwer, das zu sehen, was man sehen möchte.
David Sobral und seinen Kollegen ist es nun aber doch gelungen, Sterne aus der fraglichen Zeit zu beobachten. Mit den großen Teleskopen der Europäischen Südsternwarte, mit Unterstützung anderer Teleskope (unter anderem dem Hubble-Weltraumteleskop) und mit neuen Detektoren die früher nicht zur Verfügung standen, haben sie einige enorm weit entfernte Galaxien beobachtet. Eine davon trägt den Spitznamen CR7. Das steht für COSMOS Redshift 7 und sagt uns etwas über die Entfernung. “Redshift” steht für die Rotverschiebung, also ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der sich ein Objekt aufgrund der Expansion des Alls von uns weg bewegt. Je weiter es entfernt ist, desto schneller geschieht das und desto größer die Rotverschiebung – ich habe das Konzept in diesem Artikel ausführlich erklärt. Der Bereich der Reionisierungsepoche befindet sich bei Werten für die Rotverschiebungen zwischen 6 und 20 und CR7 liegt also genau in der richtigen Region.
Das besondere an dieser Galaxie: Sie ist enorm hell! Viel heller als alle anderen Galaxien die man in diesem Bereich bis jetzt beobachtet hat (wer es ganz genau wissen will: dreimal heller als der bisherige Rekordhalter). Das Licht um das es hier geht ist allerdings sehr spezielles Licht. Es geht dabei um sogenannte Lyman-Alpha-Emitter, also Objekte, die man aufgrund ihrer Strahlung bei der Lyman-Alpha-Linie findet. So nennt man eine ganz bestimmte Spektrallinie des Wasserstoffs, also Licht das entsteht, wenn das einzige Elektron in der Hülle eines Wasserstoffatoms durch Strahlung von außen angeregt wird und dann wieder zurück in den Grundzustand fällt. Je nach Energie der Strahlung kann man so ein Elektron auf verschiedene Arten anregen und wenn es in den sogenannten ersten angeregten Zustand versetzt wird, ist das genau der Prozess, bei dem Lyman-Alpha-Licht frei wird (das eine Wellenlänge von 121,567 Nanometer hat). In diesem Licht also ist CR7 enorm hell und so sieht die Galaxie aus:
Neben dem Lyman-Alpha-Licht sind hier auch noch Beobachtungsdaten überlagert, die mit Infrarotfiltern des Hubble-Weltraumteleskops gewonnen wurden. Schaut jetzt nicht wahnsinnig beeindruckend aus, oder? Aber wie gesagt: Es ist verdammt schwer, in dieser Gegend überhaupt irgendwas zu sehen! Und viel wichtiger ist das, was man aus den Beobachtungen heraus lesen kann! Zum Beispiel, dass es in bestimmten Regionen dieser Galaxie sehr viel ionisiertes Helium gibt. Also muss es dort auch etwas geben, was ausreichend viel Strahlung produziert, um dieses Helium ionisieren zu können. Mindestens ebenso wichtig ist, was man nicht beobachtet hat: Nämlich irgendwelche Hinweise auf andere chemische Elemente. In den Regionen von CR7, wo man das ionisierte Helium gefunden hat, gibt es nur Helium und Wasserstoff und sonst nichts.
Zusammengefasst: In einer Galaxie, die aus der Zeit der Reionisierungsepoche gibt, existieren in bestimmten Bereichen Sterne, die so enorm hell leuchten, dass die Galaxie das hellste bekannte Objekt ihrer Art ist. Es sind Sterne, die genug Strahlung produzieren um Helium zu ionisieren und es sind Sterne, die aus nichts anderem zu bestehen scheinen als Helium und Wasserstoff. Die einzigen Sterne auf die das zutrifft, sind Sterne der Population III!
Es gäbe noch ein paar andere Möglichkeiten, wie man die Beobachtungsdaten erklären kann, zum Beispiel durch Aktivität im Galaxienkern oder sogenannte Wolf-Rayet-Sterne – aber diese Möglichkeiten haben Sobral und seine Kollegen in ihrer Arbeit als äußerst unwahrscheinlich identifiziert.
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