Wissenschaftler der Arizona State University und des MIT berichteten am Mittwoch, dass sie zum ersten Mal ein Funksignal empfangen haben, dessen Ursprung Sterne sind, die nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sind.

Es handele sich dabei nur um einen initialen Hinweis, der bei weiterer Forschung auch uminterpretiert werden könnte. Dennoch sei dies ein bedeutender Schritt, der wichtige Auswirkungen darauf haben kann, wie die Geschichte des frühen Universums erzählt werde. „Es ist eine sehr diffizile Messung mit einem schwachen Signal; und das erste Mal, dass jemand Anspruch darauf erhebt, es gesehen zu haben“, so Judd Bowman, Erstautor der Studie.

Wasserstoff als das Maß aller Dinge

Gizmodo erklärt die physikalischen Hintergründe des Signals folgendermaßen: Das Universum wird von einer Radiowellensignatur aus Wasserstoff durchdrungen, dem am weitesten verbreiteten Element und Grundstein von Sternen. Wasserstoff besteht aus zwei Teilchen, einem Proton und einem Elektron, die beide einen Eigendrehimpuls, den Spin, haben. Sind beide gleichgerichtet, besitzt das Atom ein wenig mehr Energie als wenn die Spins beider Teilchen entgegengerichtet wären.

Springt nun der Eigendrehimpuls eines Wasserstoff-Elektrons von parallel auf anti-parallel, setzt das Atom ein Leuchtzeichen mit einer Frequenz von ungefähr 1,5 Gigahertz frei. Aufgrund der Ausdehnung des Weltraums werden solche Lichtwellen bei der Durchquerung des Alls ausgedehnt. Je weiter wir also in der Zeit zurück schauen, desto gedehnter sind die Lichtwellen. Das bedeutet, dass alter Wasserstoff eine größere Wellenlänge ausstößt als jüngerer Wasserstoff.

Sternen-Funksignal per Radioantenne aufgefangen

In Regionen aus den ersten hundert Millionen Jahren nach dem Urknall, die modernen Teleskopen weitestgehend verborgen bleiben, hat sich die Wasserstoff-Signatur auf Frequenzen von 50 bis 100 Megahertz ausgedehnt. Da dieser Funkbereich zum größten Teil den FM-Funkbereich von 88 bis 101 Megahertz abdeckt, konnte die bahnbrechende Entdeckung der amerikanischen Wissenschaftler unter Verwendung einer Radioantenne in Australien gelingen, wie die Forscher im Wissenschaftsmagazin Nature mitteilten. In einem Frequenzbereich rund um 78 Megahertz bemerkten sie einen kleinen Abfall in der Amplitude der Wellen, der sich perfekt durch die Formation der ersten Sterne erklären ließe.

In dieser Epoche wäre sehr viel Wasserstoffgas in der Umgebung dabei, sich zu Sternen zu verklumpen. Diese hätten ultraviolette Strahlung emittiert, also Energie, die Wasserstoff anregt, wodurch das Gas wiederum das Umgebungslicht absorbieren würde. Der Amplituden-Abfall wäre eine Darstellung dieser Absorption aus allen Richtungen aus einem Zeitraum von 100 bis 200 Millionen Jahren nach dem Urknall.

Zwölf Jahre Forschung, die noch bestätigt werden müssen

Das Ergebnis müsse allerdings noch durch weitere Untersuchungen und stärkere Instrumente bestätigt werden. Die Erkenntnis ist das Ergebnis von zwölf Jahren Forschung unter der Leitung von Judd Bowman und könnte dabei helfen, das Geheimnis der dunklen Materie besser zu verstehen, die für die Teleskope unsichtbar ist, aber mehr als ein Viertel des Universums ausmacht.

Gleich zwei Nobelpreise könnten es werden

„Das ist die wichtigste astronomische Entdeckung seit der Erkennung der Gravitationswellen im Jahr 2015“, sagte Karl Glazebrook von der Universität Swinburne in Australien. „Die mutmaßliche Erkennung der Signatur der ersten Sterne im Universum wäre eine revolutionäre Entdeckung, wenn sie sich bewährt“, sagte der Physiknobelpreisträger von 2011, Brian Schmidt, und räumte seine „Aufregung“ ein.

Der Harvard-Astrophysiker Avi Loeb wagte gegenüber Gizmodo sogar die Vorhersage, dass diese wissenschaftliche Leistung nobelpreisverdächtig sei: „Im Grunde genommen ist sie zwei Nobelpreise wert, wenn der Nachweis korrekt ist. Einen für die erste Entdeckung von Wasserstoff aus der Zeit als das Universum 100 Millionen Jahre alt war, und einen für die Entdeckung neuer Physik“.

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