Grüne Erbsen geben Aufschluss über die Urzeit des Weltalls

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Urzeiterliche Galaxien könnten maßgeblich zur "kosmischen Reionisierung" beigetragen haben, wie die Astronomin Anne Verhamme aus Genf anhand von Analysen der Grüne-Erbsen-Galaxien herausgefunden hat. Für ihre Forschungsarbeit erhielt sie am 16. September 2019 den renommierten Marie Heim-Vögtlin-Preis vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF).

Unmittelbar nach dem Urknall vor rund 14 Milliarden Jahren kühlte sich das Universum langsam ab, wodurch sich Elektronen und Protonen zu Wasserstoffatomen verbinden konnten. Dies markierte den Beginn des Dunklen Zeitalters des Universums, das andauerte, bis die ersten Sterne erschienen. Die UV-Strahlung dieser Ursterne war vermutlich so intensiv, dass die Wasserstoffatome wieder ionisiert wurden. Etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall trennten sich Elektronen und Protonen erneut, was als kosmische Reionisierung bekannt ist.

Für lange Zeit konnte die Astronomie nicht erklären, woher die für die Reionisierung erforderliche starke UV-Strahlung kam. Die meisten beobachteten Galaxien emittieren keine ionisierenden Photonen, und die wenigen bekannten Ausnahmen erzeugen zu wenig Strahlung, um das Universum im ionisierten Zustand zu halten.

Die Astronomin Anne Verhamme von der Universität Genf hat die Hypothese aufgestellt, dass die sogenannten Grüne-Erbsen-Galaxien, die vor etwa zehn Jahren entdeckt wurden, große Mengen an ionisierenden Photonen abgeben. Diese Annahme basiert auf den Eigenschaften der Lyman-alpha-Strahlung, die von Wasserstoffatomen in diesen Galaxien emittiert wird. In der Astronomie geht man davon aus, dass Grüne-Erbsen-Galaxien große Ähnlichkeiten mit urzeitlichen Galaxien aufweisen, da sie extrem kompakt und gasreich sind und die Entstehung der ersten Sterne beobachtet werden kann.

Durch die Analyse von Daten des Weltraumteleskops Hubble konnten Anne Verhamme und ein internationales Team nachweisen, dass Grüne-Erbsen-Galaxien tatsächlich beträchtliche Mengen an ionisierenden Photonen abstrahlen. Wenn sich herausstellt, dass Grüne-Erbsen-Galaxien und urzeitliche Galaxien vergleichbare Eigenschaften aufweisen, ist es wahrscheinlich, dass Galaxien vor mehr als 13 Milliarden Jahren die Reionisierung des Universums ausgelöst haben.

Die Forschungsarbeit von Anne Verhamme wurde dank des Marie Heim-Vögtlin-Beitrags des SNF an der Universität Genf unterstützt. Im Jahr 2018 erhielt sie zudem eine Förderprofessur des SNF und eine Förderung des Europäischen Forschungsrats (ERC Starting Grant). Als Mutter von drei Kindern wurde ihr am 16. September 2019 in Genf der mit 25.000 Franken dotierte Marie Heim-Vögtlin-Preis im Rahmen der Begrüßung der neuen Studierenden der naturwissenschaftlichen Fakultät überreicht.

Quelle: SNF