Grüne Erbsen geben Aufschluss über die Urzeit des Weltalls

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Wahrscheinlich waren urzeitliche Galaxien die Auslöser der "kosmischen Reionisierung". Dies zeigt die Genfer Astronomin Anne Verhamme anhand von Analysen der Grüne-Erbsen-Galaxien. Dafür verleiht ihr der SNF am 16. September 2019 den diesjährigen Marie Heim-Vögtlin-Preis.

Nach dem Urknall vor 14 Milliarden Jahren kühlte sich das Weltall langsam ab. Dadurch konnten sich Elektronen und Protonen zu Wasserstoffatomen zusammenschliessen. So begann das Dunkle Zeitalter des Universums, das bis zum Erscheinen der ersten Sterne dauerte. Die UV-Strahlung dieser Ursterne muss so stark gewesen sein, dass sich die Wasserstoffatome wieder ionisierten. Denn 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall trennten sich Elektronen und Protonen wieder. Das wird die kosmische Reionisierung genannt.

Mit neuer Messmethode zum Erfolg

Lange Zeit konnte die Astronomie nicht erklären, woher die für die Reionisierung nötige starke UV-Strahlung stammte. Die meisten der beobachteten Galaxien strahlen keine ionisierenden Photonen ab. Und die wenigen bekannten Ausnahmen strahlen zu wenige ab, um das Universum im ionisierten Zustand zu halten.

Anne Verhamme, Astronomin an der Universität Genf, hat die These aufgestellt, dass die vor zehn Jahren entdeckten Grüne-Erbsen-Galaxien in grossen Mengen ionisierende Photonen aussenden. Die Annahme beruht auf den Eigenschaften der Lyman-alpha-Strahlung, die von den Wasserstoffatomen in diesen Galaxien abgegeben wird. In der Astronomie geht man davon aus, dass Grüne-Erbsen-Galaxien eine grosse Ähnlichkeit mit urzeitlichen Galaxien haben, da sie extrem kompakt und reich an Gasen sind und in ihnen gerade die ersten Sterne entstehen.

Anhand von Daten des Weltraumteleskops Hubble haben Anne Verhamme und ein internationales Team nachgewiesen, dass die Grüne-Erbsen-Galaxien tatsächlich erhebliche Mengen an ionisierenden Photonen abstrahlen. Wenn es stimmt, dass Grüne-Erbsen-Galaxien und urzeitliche Galaxien vergleichbar sind, ist also die Wahrscheinlichkeit gross, dass Galaxien die Reionisierung des Universums vor mehr als 13 Milliarden Jahren ausgelöst haben.

Unterstützung durch den SNF

Anne Verhamme konnte ihre Forschung an der Universität Genf mit einem Marie Heim-Vögtlin-Beitrag des SNF durchführen. 2018 erhielt sie eine SNF-Förderprofessur und einen Förderbeitrag des Europäischen Forschungsrats (ERC Starting Grant). Sie ist Mutter von drei Kindern. Der mit 25'000 Franken dotierte Marie Heim-Vögtlin Preis wird ihr am 16. September 2019 in Genf übergeben, anlässlich der Begrüssung der neuen Studierenden der naturwissenschaftlichen Fakultät.

Quelle: SNF