Künstlerische Darstellung eines Protoclusters. (ESO/M. Kornmesser) Bereits zu Beginn des Universums haben Astronomen eine gefunden stapelt sich kosmischen Ausmaßes. Mindestens 21 Galaxien, die mit enormer Geschwindigkeit Sterne bilden, verschmelzen in den frühen Stadien der Bildung eines Galaxienhaufens. Und das alles geschieht 13 Milliarden Lichtjahre entfernt – nur 770 Millionen Jahre nach dem Urknall selbst.
Dies ist der früheste bisher entdeckte Protohaufen mit dem Namen LAGER-z7OD1, und heute hat er sich wahrscheinlich zu einer Gruppe von Galaxien mit der 3,7-Billiarden-fachen Masse der Sonne entwickelt.
Ein solch großer Protohaufen, so früh im Universum – kaum ein kosmischer Wimpernschlag, seit sich der Vorhang für das Leben, das Universum und alles öffnete – könnte einige wichtige Hinweise darauf enthalten, wie sich der Urrauch verflüchtigte und die Lichter eingeschaltet , das Licht frei durch den Raum strömen lässt.
Unser Universum ist ein massiv vernetzter Ort. Galaxien mögen relativ in sich geschlossen erscheinen, aber mehr als die Hälfte aller Galaxien sind gravitativ in Clustern oder Gruppen zusammengebunden, riesigen Strukturen aus Hunderten bis Tausenden von Galaxien.
Die Anfänge solcher Cluster sind im frühen Universum nicht unbekannt. Es wurden Protocluster gefunden fast so weit als LAGER-z7OD1, einige sogar viel größer , was darauf hindeutet, dass sich Cluster viel schneller zusammensetzen könnten, als bisher für möglich gehalten wurde.
Laut einem Forscherteam unter der Leitung der Astronomin Weida Hu von der Universität für Wissenschaft und Technologie in China ist LAGER-z7OD1 jedoch etwas Besonderes. Es kann Hinweise auf eine der mysteriösesten Phasen in der Geschichte des Universums geben: die Epoche der Reionisierung.
„Das Gesamtvolumen der von seinen Mitgliedsgalaxien erzeugten ionisierten Blasen ist mit dem Volumen des Protohaufens selbst vergleichbar, was darauf hindeutet, dass wir Zeuge der Verschmelzung der einzelnen Blasen sind und dass das intergalaktische Medium innerhalb des Protohaufens fast vollständig ionisiert ist.“ ' sie schrieben in ihrer Zeitung .
„LAGER-z7OD1 bietet somit ein einzigartiges natürliches Labor zur Untersuchung des Reionisierungsprozesses.“
Der Weltraum war nämlich nicht immer der schöne, durchsichtige Ort, der er heute ist. In den ersten etwa 370 Millionen Jahren war es mit einem heißen, trüben Nebel aus ionisiertem Gas gefüllt. Das Licht konnte sich durch diesen Nebel nicht ungehindert bewegen; es streute freie Elektronen ab und das war’s.
Sobald das Universum ausreichend abgekühlt war, begannen Protonen und Elektronen, sich zu neutralen Wasserstoffatomen zu rekombinieren. Dies bedeutete, dass Licht – von dem es noch nicht viel gab – endlich durch den Weltraum reisen konnte.
Als sich die ersten Sterne und Galaxien zu bilden begannen, reionisierte ihr ultraviolettes Licht den im gesamten Universum allgegenwärtigen neutralen Wasserstoff: zunächst in lokalisierten Blasen um die ultravioletten Quellen herum und dann in immer größeren Bereichen, als sich die ionisierten Blasen verbanden und überlappten, wodurch das gesamte Spektrum von ermöglicht wurde elektromagnetische Strahlung ungehindert strömen kann.
Etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall war das Universum vollständig reionisiert. Das bedeutet, dass es schwieriger ist, über diesen Punkt hinaus (ungefähr 12,8 Lichtjahre entfernt) zu erforschen, aber es bedeutet auch, dass der Reionisierungsprozess selbst schwierig zu verstehen ist.
Idealerweise braucht man wirklich helle Objekte, deren ionisierende Strahlung den neutralen Wasserstoff durchdringen kann, und genau das suchten Hu und sein Team mit den Lyman-Alpha-Galaxien im Rahmen der Epoch of Reionization-Durchmusterung. Dabei handelt es sich um kleine, frühe Universumsgalaxien, die mit wahnsinniger Geschwindigkeit Sterne bilden, was bedeutet, dass sie in kürzester Zeit entdeckt werden können recht große Entfernungen , weit innerhalb der Epoche der Reionisierung. Dies macht sie zu nützlichen Sonden für diese Zeit.
Bei ihrer Suche fanden die Forscher LAGER-z7OD1, eine überdichte Galaxienregion in einem dreidimensionalen Raumvolumen mit einer Größe von 215 Millionen mal 98 Millionen mal 85 Millionen Lichtjahren. Dieser Band enthielt zwei unterschiedliche Subprotohaufen, die zu einem größeren verschmelzen, mit mindestens 21 Galaxien, von denen 16 bestätigt wurden.
Das Gesamtvolumen des ionisierten Raums um die Galaxien war etwas größer als das Volumen von LAGER-z7OD1.
„Dies zeigt erhebliche Überlappungen zwischen einzelnen Blasen, was darauf hindeutet, dass die einzelnen Blasen dabei sind, zu einer oder zwei riesigen Blasen zu verschmelzen.“ schrieben die Forscher .
Der Protocluster stellt also nicht nur ein hervorragendes Beispiel seiner Art dar und bietet einen neuen Datenpunkt für die Untersuchung der Entstehung und Entstehung dieser Strukturen sowie der Sternentstehung im frühen Universum, sondern bietet auch ein einzigartiges Fenster in das Universum Bildung und Verbindung ionisierter Blasen in der Mitte der Epoche der Reionisierung.
Welche Erkenntnisse daraus entstehen werden, muss allerdings noch entdeckt werden. Wie die Forscher anmerken, wird dies die Arbeit zukünftiger, leistungsstärkerer Teleskope sein, die die feineren Details des Reionisierungsprozesses besser beobachten können.
Die Forschung des Teams wurde in veröffentlicht Naturastronomie .