„Volkszählung“ der Lichtteilchen

Wie viel Sternenlicht erfüllt das Universum? Diese Frage kann man mit Hilfe von Teleskopen tatsächlich beantworten - allerdings übersteigt das Messergebnis die menschliche Vorstellungskraft bei Weitem: Alle Lichtteilchen zusammen ergeben eine 85-stellige Zahl.

Eines der Hauptziele des seit 2008 die Erde umkreisenden Weltraumteleskops „Fermi“ ist die Vermessung des extragalaktischen Hintergrundlichts (EBL). Das ist eine diffuse Strahlung, die im Laufe der 13,7 Mrd. Jahre langen Geschichte des Universums entstanden ist. Sie setzt sich aus allen Wellenlängen des ultravioletten, sichtbaren und infraroten Lichts zusammen.

Weil es auch Licht enthält, das von schon längst erloschenen Sternen stammt und seit Hunderten Millionen Jahren durch den Kosmos wandert, kann man das EBL für die Untersuchung von Sternenbildung und -entwicklung nutzen - und zwar unabhängig von den Sternen selbst.

Die Fermi-Himmelskarte mit 739 Aktiven Galaktischen Kernen
NASA/DOE/Fermi LAT Kollaboration
Die „Fermi“-Himmelskarte mit den 739 aktiven galaktischen Kernen, die für die Arbeit analysiert wurden

„Aus den mit dem ‚Fermi‘-Teleskop gesammelten Daten konnten wir indirekt das gesamte Sternlicht messen, das jemals ausgesandt worden ist“, erklärte der Studienleiter Marco Ajello von der Clemson University (US-Bundesstaat South Carolina) in einer Aussendung. Die Wissenschaftler nennen im Fachblatt „Science“ sogar eine Zahl an Photonen, die jemals von Sternen ausgestrahlt wurden: Es sind vier mal zehn hoch 84 - also eine 85-stellige Zahl.

Blazare unter der Lupe

Als Sonden für das EBL benutzten die Forscher die Quellen von Gammastrahlen. Das ist die energiereichste Form von Licht - so energiereich, dass es ungewöhnliche Folgen hat, wenn Gammastrahlen mit dem Sternenlicht wechselwirken. Das Signal dieser Wechselwirkungen kann „Fermi“ mit einem seiner Instrumente (LAT) erkennen. Dem Konsortium, das sich um die Auswertung der LAT-Daten kümmert, gehören Anita Reimer und Olaf Reimer vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck an.

Konkret wurden in dem Projekt über neun Jahre hinweg Gammastrahlensignale von 739 Blazaren beobachtet, das sind Galaxien mit gigantischen Schwarzen Löchern in ihren Zentren. Aus diesen Daten wurde berechnet, wie sich das EBL im Laufe der Zeit aufbaute und wie es vor rund zehn Milliarden Jahren zum Höhepunkt der kosmischen Sternentstehung kam.

Alte Ergebnisse korrigiert

Für die Innsbrucker Astrophysiker sind die Ergebnisse „eine unabhängige Bestätigung alternativer Messungen von Sternbildungsraten“. Früheren Analysen der Sternentstehung, etwa mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops, seien oft schwächere Sterne und Galaxien entgangen, oder sie konnten Sternentstehungen im intergalaktischen Raum nicht berücksichtigen. Diese fehlenden Beiträge mussten bisher geschätzt werden. Die Forscher hoffen damit auch zukünftige Beobachtungen von Missionen wie dem James-Webb-Weltraumteleskop zu verbessern.

science.ORF.at/APA

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