Wissenschaftlern ist es nicht gelungen, einen Schlüssel zu entdecken Signal aus Platz – und verwendete es, um einige der frühesten Teile des Universums zu erklären.
Die Unfähigkeit, das Signal aufzufangen, hat es den Forschern ermöglicht, die Existenz der ersten Galaxien besser zu verstehen. Es ist eines der ersten Male, dass sie die als „kosmische Morgendämmerung“ bekannte Zeit studieren konnten, als die ersten Sterne und Galaxien entstanden.
Wissenschaftler sind jetzt in der Lage, die Masse und Energie dieser ersten Sterne und Galaxien zu begrenzen – mit einer kontraintuitiven Methode.
Die Forscher suchten nach einem bestimmten Signal, der sogenannten 21-Zentimeter-Wasserstofflinie. Nachdem sie es nicht gefunden hatten, konnten sie einige Szenarien für die Anfänge der Sterne und Galaxien des Universums ausschließen.
Diese Galaxien können noch nicht direkt gesehen werden. Aber die neue Studie ist eine Möglichkeit, einen der wichtigsten Momente im Kosmos zu verstehen, als er von weitgehend leer zu voller Sterne wechselte.
Die 21 Zentimeter lange Wasserstoffleitung ist ein Funksignal, das von Wasserstoffatomen im frühen Universum erzeugt wird. Wissenschaftler können damit ganze Populationen sehr früher Galaxien untersuchen.
Wissenschaftler hoffen, irgendwann das früheste Licht dieser ersten Galaxien zu sehen. Und im Jahr 2018 veröffentlichten Forscher eine Studie, die dies nahelegte – stellten jedoch fest, dass das Signal viel stärker war als erwartet, und die Schlussfolgerungen bleiben umstritten.
In der neuen Studie nutzten die Forscher das indische Radioteleskop SARAS3, um ein Szenario zu finden, das erklären könnte, warum dieses Signal so hell war. Aber sie konnten keine Erklärung dafür finden.
Indem sie es jedoch nicht entdeckten, konnten die Forscher die Galaxien verstehen, nach denen sie überhaupt gesucht hatten. Es deutet auch darauf hin, dass die dramatischen Auswirkungen dieser Erkenntnis von 2018 – dass etwas sehr Unerwartetes im frühen Universum vor sich ging – nicht der Fall sind und die Wissenschaftler wieder an konventionelleren Szenarien arbeiten können.
„Wir haben nach einem Signal mit einer bestimmten Amplitude gesucht“, sagte Harry Bevins, Doktorand am Cavendish Laboratory in Cambridge und Hauptautor der Veröffentlichung. „Aber wenn wir dieses Signal nicht finden, können wir seine Tiefe begrenzen. Das wiederum gibt uns Aufschluss darüber, wie hell die ersten Galaxien waren.“
Wissenschaftler hoffen, dass die Forschung der Beginn einer neuen Ära der Entwicklungen in unserem Verständnis der kosmischen Morgendämmerung und der Anfänge des Universums ist. Das neue JWST der Nasa wird beispielsweise in der Lage sein, einzelne Galaxien im frühen Universum direkt zu sehen.
„Dies ist für uns ein früher Schritt in einem Jahrzehnt voller Entdeckungen darüber, wie das Universum von Dunkelheit und Leere in das komplexe Reich der Sterne, Galaxien und anderer Himmelsobjekte überging, die wir heute von der Erde aus sehen können“, sagte Dr. Eloy de Lera Acedo vom Cavendish Laboratory in Cambridge, der die Forschung mitleitete, in einer Erklärung.
Die Studie ist in einem Artikel mit dem Titel „Astrophysical Constraints from the SARAS 3 Non-Detection of the Cosmic Dawn Sky-Averaged 21-cm Signal“ beschrieben, der in veröffentlicht wurde Naturastronomie heute.