Wasserstoff ist ein wichtiger Baustein des Kosmos. Ob auf seinen geladenen Kern reduziert oder zu einem Molekül gestapelt, die Art seiner Präsenz kann Ihnen viel über die Eigenschaften des Universums im größten Maßstab verraten.
Aus diesem Grund sind Astronomen sehr daran interessiert, Signale von diesem Element zu entdecken, wo immer es zu finden ist.
Jetzt wurde die Lichtsignatur von ungeladenem, atomarem Wasserstoff um einiges weiter von der Erde entfernt gemessen als je zuvor. Das Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) in Indien hat ein Signal mit einer Rückblickzeit – der Zeit zwischen der Emission und der Entdeckung des Lichts – von gewaltigen 8,8 Milliarden Jahren empfangen.
Das gibt uns einen spannenden Einblick in einige der frühesten Momente im Universum, das derzeit auf etwa 13,8 Milliarden Jahre geschätzt wird.
„Eine Galaxie sendet verschiedene Arten von Radiosignalen aus“, sagt der Kosmologe Arnab Chakraborty von der McGill University in Kanada. „Bisher war es nur möglich, dieses spezielle Signal von einer Galaxie in der Nähe zu erfassen, was unser Wissen auf die Galaxien beschränkt, die näher an der Erde liegen.“
In diesem Fall ist das von atomarem Wasserstoff ausgesendete Funksignal eine Lichtwelle mit einer Länge von 21 Zentimetern. Lange Wellen sind nicht sehr energiereich, noch ist das Licht intensiv, was es schwierig macht, es aus der Ferne zu erkennen; Die bisherige Rekord-Rückblickzeit lag bei lediglich 4,4 Milliarden Jahren.
Aufgrund der großen Entfernung, die es zurücklegte, bevor es vom GMRT abgefangen wurde, war die 21-Zentimeter-Emissionslinie durch die Erweiterung des Raums auf 48 Zentimeter gestreckt worden, ein Phänomen, das als Rotverschiebung des Lichts beschrieben wird.
Das Team verwendete Gravitationslinsen, um das Signal zu erkennen, das von einer fernen sternbildenden Galaxie namens SDSSJ0826+5630 stammt. Beim Gravitationslinseneffekt wird Licht vergrößert, während es dem gekrümmten Raum folgt, der ein massives Objekt umgibt, das sich zwischen unseren Teleskopen und der ursprünglichen Quelle befindet und effektiv wie eine riesige Linse wirkt.
„In diesem speziellen Fall wird das Signal durch die Anwesenheit eines anderen massiven Körpers, einer anderen Galaxie, zwischen dem Ziel und dem Beobachter gebogen“, sagt der Astrophysiker Nirupam Roy vom Indian Institute of Science.
„Dies führt effektiv zu einer Vergrößerung des Signals um den Faktor 30, sodass das Teleskop es aufnehmen kann.“
Die Ergebnisse dieser Studie lassen Astronomen hoffen, in naher Zukunft weitere ähnliche Beobachtungen machen zu können: Die Entfernungen und Rückblickzeiten, die zuvor tabu waren, sind jetzt sehr gut im Rahmen des Zumutbaren. Wenn die Sterne stimmen, das heißt.
Atomarer Wasserstoff entsteht, wenn heißes, ionisiertes Gas aus der Umgebung einer Galaxie auf die Galaxie zu fallen beginnt und dabei abkühlt. Schließlich verwandelt es sich in molekularen Wasserstoff und dann in Sterne.
In der Lage zu sein, so weit in die Zeit zurückzublicken, kann uns mehr darüber lehren, wie sich unsere eigene Galaxie am Anfang gebildet hat, und Astronomen zu einem besseren Verständnis des Verhaltens des Universums führen, als es gerade erst begann.
Diese neuesten Erkenntnisse werden “in naher Zukunft aufregende neue Möglichkeiten für die Untersuchung der kosmischen Entwicklung von neutralem Gas mit bestehenden und kommenden Niederfrequenz-Radioteleskopen eröffnen”, schreiben die Forscher in ihrem veröffentlichten Artikel.
Die Forschung wurde in der veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.