Gaswolken aus unveränderter Urknall-Materie aufgespürt

Ursprüngliche Materie existierte noch zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall - in Sternen produzierte Elemente haben sich ungleichmäßiger im All verteilt als bislang angenommen

Gas im frühen Kosmos
Gas im frühen Kosmos

Santa Cruz (USA) - Einem Team von Astronomen ist es gelungen, Gaswolken aus ursprünglicher Urknall-Materie aufzuspüren. Sie bestehen ausschließlich aus Wasserstoff, Helium und Lithium und enthalten keine schweren Elemente, die erst im Verlauf der kosmischen Geschichte durch Kernfusion in Sternen entstanden sind. Zur Überraschung der Forscher existierte diese reine Urknall-Materie noch zwei Milliarden Jahre nach der Entstehung des Kosmos - lange nachdem sich die ersten Sterne gebildet hatten. Die in den Sternen produzierten schweren Elemente müssen sich also viel ungleichmäßiger im Kosmos verteilt haben als bislang angenommen, so die Wissenschaftler im Fachblatt "Science".

"Trotz der Vermessung von Tausenden von Galaxien im frühen Universum und der sorgfältigen Untersuchung des diffusen Gases, das das Universum erfüllt, konnte bislang keine ursprüngliche Materie entdeckt werden", schreiben Michele Fumagalli von der University of California in Santa Cruz und seine Kollegen. Doch der Astronom und sein Team wurden bei Beobachtungen mit einem der großen Keck-Teleskope auf Hawaii fündig: In der Strahlung zweier Quasare - extrem heller Lichtquellen in den Zentren weit entfernter Galaxien - entdeckten sie Spuren von Gaswolken aus der reinen, ursprünglichen Materie.

Das Gas absorbiert Strahlung bei ganz bestimmten Wellenlängen. Daraus können die Forscher die chemische Zusammensetzung und die Entfernung der Wolken ablesen. Fumagalli und seine Kollegen fanden keinerlei Spuren schwerer Elemente in dem Gas. Als Entfernung ergaben sich 11,7 Milliarden Lichtjahre. Die Astronomen sehen die Gaswolken also so, wie sie zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren ausgesehen haben. "Im Gegensatz zu allen Vorhersagen befinden sich diese beiden Wolken in einer Region mit signifikant erhöhter Dichte, die aber noch völlig unverschmutzt ist", so Fumagalli und sein Team.

Da die ersten Sterne vermutlich schon eine halbe Milliarde Jahre nach dem Urknall entstanden sind, sollten sie den Kosmos zu dieser Zeit schon lange mit schweren Elementen "verschmutzt" haben. "Die Zusammensetzung dieser Wolken impliziert", so die Forscher, "dass der Transport schwerer Elemente von den Galaxien in ihre Umgebung hochgradig inhomogen verläuft." Das eröffnet eine für die Astronomen unerwartete Möglichkeit: Sterne der ersten Generation aus ursprünglicher Materie könnten noch in einer vergleichsweise späten Epoche parallel zu Sternen der zweiten Generation, die bereits mit schweren Elementen angereichert sind, entstanden sein.