Verein für datenintensive Radioastronomie e.V.

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DAS KOSMISCHE MORGENGRAUEN – EPOCHE DER REIONISIERUNG

Artist’s impression on formation of the first stars out of a haze of neutral hydrogen after the universe’s Cosmic Dawn

Credit: NASA / STScI

First structures in the Universe

Die kosmische Hintergrundstrahlung liefert uns ein Bild des Universums wie es ca. 100,000 Jahre nach dem Urknall ausgesehen hat, man spricht von einem Babyfoto des Universums , welches 13,6 Milliarden Jahre alt ist. Optische und Infrarot Teleskope liefern uns Beobachten bis fast 13 Milliarden zurück. Mit SKA kann man die Lücke zwischen Mikrowellen und optischen Beobachtungen füllen und das Geschehen im Universum zwischen 500,000 Jahren und einer Milliarde Jahre nach dem Urknall beobachten. In diesem Zeitraum kollabierten die ersten Strukturen unter ihrer Schwerkraft und die ersten Galaxien begannen zu leuchten.

SKA ermöglicht es mit Hilfe der Abbildung atomaren Wasserstoffes, diese Periode im Detail zu beobachten und ein Verständnis von der Entstehung dieser ersten Objekte zu erlangen. Ein Zeitraum welcher als “Dark Ages” bezeichnet wird.

21 cm

Wir wissen durch Beobachtungen der kosmischen Hintergrundstrahlung und von Absorptionslinien in Quasar Spektren, dass das Universum vor dieser Zeit hauptsächlich aus neutralem, relativ gleichmäßig verteiltem atomaren Wasserstoff bestand. Neutraler Wasserstoff emittiert schwach bei einer Wellenlänge von 21cm. Strahlung welche von ersten Objekten, wie Protogalaxien und Sternen emittiert wird, re-ionisiert das sie umgebenden neutrale Wasserstoffgas, welches dann nicht mehr die 21cm Strahlung emittiert.

SKA kann die 21cm Strahlung zu verschiedenen Zeiten beobachten, vor, während und nach der Reionisierung und liefert somit detaillierte Informationen über diese Epochen und die ersten Strukturen im Universum. Es wird die besten Messungen über diese Strahlungsquellen im sehr frühen Universum liefern.

Growth of reionization regions around protogalaxies – Dark Matter

Zusätzlich erlaubt SKA eine detaillierte Beobachtung der Spektren von Radioquellen sehr großer Entfernungen. Diese Beobachtungen erlauben Rückschlüsse auf das kosmische Strukturnetz, das Anwachsen der Reionisierung Regionen um Protogalaxien und auch kleine Ansammlungen dunkler Materie, welche von Theorien zur Strukturbildung vorhergesagt werden.

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