Der kosmische Mikrowellenhintergrund, dieses Fossil des Urknalls, in Frage gestellt 💡
Forscher der Universitäten Bonn, Prag und Nanjing präsentieren eine alternative Sicht auf die Entstehung elliptischer Galaxien. Ihre in Nuclear Physics B veröffentlichte Studie legt nahe, dass die Intensität des kosmischen Mikrowellenhintergrunds überschätzt worden sein könnte. Diese frühesten Galaxien hätten so intensiv geleuchtet, dass ihr Licht sich mit dem Ur-Signal überlagert.
Eine Karte des kosmischen Mikrowellenhintergrunds.
Credit: ESA und die Planck-Kollaboration. noirlab.edu/public/images/CMB.
Das Standardmodell der Kosmologie basiert auf einer präzisen Auswertung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Diese Strahlung, die 380.000 Jahre nach dem Urknall emittiert wurde, gilt als Beweis für die Gültigkeit der Theorie. Winzige Intensitätsschwankungen ermöglichten Rückschlüsse darauf, wie sich Materie zu ersten Strukturen verdichtete.
Pavel Kroupa und Eda Gjergo berechneten den Einfluss elliptischer Galaxien auf dieses Signal. Deren rasche Entstehung und extreme Helligkeit könnten teilweise oder sogar den gesamten Mikrowellenhintergrund erklären. Diese Entdeckung stellt das Standardmodell vor ernste Probleme, das möglicherweise grundlegend überarbeitet werden müsste.
Elliptische Galaxien entstanden in nur wenigen hundert Millionen Jahren. Ihr Licht, das seit fast 13,8 Milliarden Jahren unterwegs ist, wäre heute noch nachweisbar. Die Forscher schätzen, dass es mindestens 1,4% zum kosmischen Hintergrund beiträgt und somit die ursprünglichen Messungen verfälscht.
Diese Signalüberlagerung stellt die Interpretation der Hintergrundschwankungen infrage. Diese für die Galaxienentstehung entscheidenden Variationen könnten tatsächlich vom Licht elliptischer Galaxien beeinflusst sein. Eine solche Entdeckung würde ein völliges Umdenken der frühen Universumsphasen erfordern.
Die riesige elliptische Galaxie ESO 325-G004 leuchtete während ihrer Entstehung 10.000-mal heller als heute. Diese Galaxien erhellten kurzzeitig das gesamte Universum.
Credit: NASA, ESA und The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); J. Blakeslee (Washington State University)
Die Studie eröffnet somit neue Perspektiven auf Galaxienentstehung und Universumsgeschichte. Bestätigen sich diese Ergebnisse, könnten sie zu einer grundlegenden Revision aktueller kosmologischer Theorien führen. Künftige Beobachtungen müssen zwischen diesen verschiedenen Interpretationen entscheiden.
Was ist der kosmische Mikrowellenhintergrund?
Der kosmische Mikrowellenhintergrund ist das älteste Licht des Universums, das etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall ausgesandt wurde. Es markiert den Zeitpunkt, als das Universum kalt genug war, dass sich Elektronen und Protonen zu Wasserstoffatomen verbanden und das Universum durchsichtig wurde.
Dieses fossile Licht erreicht uns heute als Mikrowellenstrahlung, da die Expansion des Universums seine Wellenlänge gedehnt hat. Es gilt als Hauptbeweis für die Urknalltheorie und bietet eine Momentaufnahme des frühen Universums.
Die winzigen Temperaturschwankungen in diesem Hintergrund sind entscheidend. Sie spiegeln Dichteschwankungen der Ur-Materie wider, aus denen später Galaxien und Galaxienhaufen entstanden. Diese Variationen sind daher essenziell für das Verständnis der heutigen Universumsstruktur.
Doch die neue Studie deutet an, dass diese Schwankungen teilweise vom Licht früher elliptischer Galaxien stammen könnten. Dies würde unser Verständnis der kosmischen Strukturentstehung infrage stellen und bestehende Modelle überarbeiten lassen.
Wie entstehen elliptische Galaxien?
Elliptische Galaxien gehören zu den ältesten und massereichsten Objekten im Universum. Sie zeichnen sich durch ihre kugel- oder ellipsenförmige Gestalt ohne Spiralarme aus. Im Gegensatz zu Spiralgalaxien enthalten sie wenig Gas und Staub, und ihre Sternentstehung ist meist sehr gering.
Diese Galaxien entstanden vermutlich durch Kollisionen und Verschmelzungen kleinerer Galaxien im jungen Universum. Diese heftigen Prozesse komprimierten Gas und lösten intensive Sternentstehung in relativ kurzer Zeit aus. Dies erklärt ihre extreme Helligkeit während der Entstehung, wie die Studie nahelegt.
Die rasche Bildung elliptischer Galaxien beeinflusste ihre Umgebung erheblich. Ihr intensives Licht könnte umgebendes Gas ionisiert und so die Entstehung späterer Galaxiengenerationen geprägt haben. Diese Wechselwirkung zwischen Galaxien und ihrer Umgebung ist ein aktives Forschungsfeld der Astrophysik.
Falls elliptische Galaxien tatsächlich zum kosmischen Hintergrund beitrugen, bedeutet dies auch, dass ihre Entstehung dauerhafte Spuren im Universum hinterließ. Diese Entdeckung könnte helfen, physikalische Prozesse im frühen Universum besser zu verstehen.