Astronomen nutzen das Licht eines Quasars, um Urgas zu untersuchen - so wie es nur wenige Augenblicke nach dem Urknall war.
Astronomen haben mit den 10-Meter-Teleskopen des W. M. Keck-Observatoriums zwei Klumpen von Urgas im Weltraum entdeckt - von Anfang an. Die Gaswolken sind zu diffus, um Sterne zu formen. Sie weisen praktisch keine Anzeichen von „Metallen“ auf, dh Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind - die beiden einfachsten und leichtesten Elemente im Universum.
Die einzigen Elemente, die Astronomen in den Wolken entdeckt haben, sind Wasserstoff und sein schwereres Isotop, Deuterium. Der Mangel an Metallen deutet stark darauf hin, dass die Gase Reservoire von unberührtem Material sind, das vom Urknall übrig geblieben ist.
Computersimulation der filamentösen Region um eine Galaxie - der Ort, an dem sich die beiden unberührten Gaswolken befinden könnten. Bildnachweis: Ceverino, Dekel & Primack
Ein Artikel des Astronomen Xavier Prochaska vom Observatorium-Lick-Observatorium der Universität von Kalifornien, UC-Santa Cruz, und seines Teams erscheint online am 20. November 2011 unter Wissenschaft Express.
Da Sterne Atome zu schwereren Elementen verschmelzen, waren diese neu entdeckten Gase in den zwei Milliarden Jahren zwischen dem Urknall und ihrer Entdeckung noch nie an der Herstellung von Sternen beteiligt. Mit anderen Worten, es handelt sich um die restlichen Gase, die seit ihrer Entstehung in den ersten Minuten nach dem Urknall unverändert geblieben sind.
Prochaska sagte:
Trotz jahrzehntelanger Bemühungen, metallfreie Substanzen im Universum zu finden, hat die Natur der Anreicherung bisher nicht weniger als ein Tausendstel der in der Sonne vorkommenden Substanzen Grenzen gesetzt. Diese Wolken liegen mindestens zehnmal unter dieser Grenze und sind das makelloseste Gas, das in unserem Universum entdeckt wurde.
Eine weitere Computersimulation zeigt den filamentösen Bereich, in dem sich unberührtes Gas befinden könnte. Bildnachweis: Ceverino, Dekel & Primack
Co-Autor Michele Fumagalli sagte:
Wir haben sorgfältig nach Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Silizium gesucht - den Dingen, die auf der Erde und in der Sonne im Überfluss vorkommen. Wir finden keine Spur von etwas anderem als Wasserstoff und Deuterium.
Prochaska erklärte, wie sie dunkles, kaltes, diffuses Gas in einer Entfernung von etwa 12 Milliarden Lichtjahren nachweisen konnten:
In diesem Fall müssen wir tatsächlich einen kleinen Trick machen. Wir studieren das Gas in der Silhouette.
Das Licht eines weiter entfernten Quasars scheint durch das Gas. Die Elemente im Gas absorbieren sehr spezifische Wellenlängen des Lichts, die nur gefunden werden können, indem das Licht in sehr detaillierte Spektren aufgeteilt wird, um die dunklen Linien des fehlenden Lichts zu enthüllen.
Fumagalli beschrieb es anders:
Die gesamte Analyse befasst sich mit dem Licht, das wir nicht erhalten haben. Die Signaturen der Wasserstoffabsorption sind jedoch offensichtlich, sodass es keinen Zweifel gibt, dass dort viel Gas ist.
Die makellosen Gase sind für Astronomen eine gute Nachricht, da sie die Theorie bestätigen, was die ersten Elemente waren und wie sie im Urknall entstanden sind. Wasserstoff, Helium, Lithium und Bor sind die leichtesten Elemente im Periodensystem der Elemente. Sie wurden alle zum ersten Mal in der sogenannten Urknall-Nucleosynthese (BBN) hergestellt.
Der Co-Autor John O’Meara vom Saint Michael’s College in Vermont sagte:
Diese Theorie wurde bei Keck in Bezug auf Wasserstoff und sein Isotop Deuterium sehr gut getestet. Eines der Probleme dieser früheren Arbeiten ist jedoch, dass das Gas auch mindestens Spuren von Sauerstoff und Kohlenstoff aufwies. Die Wolken, die wir entdeckt haben, stimmen als erste mit den vollständigen Vorhersagen von BBN überein.
Die Entdeckung zeigt auch, wie unterschiedlich das frühe Universum von heute war - wo es sehr schwierig ist, einen Ort ohne einige „Metalle“ zu finden, die durch Generationen von Elementbildungs-Fusionsreaktoren, auch bekannt als Sterne, verursacht werden.
Fazit: Xavier Prochaska vom Observatory-Lick-Observatory der Universität von Kalifornien, UC-Santa Cruz, und sein Team haben mithilfe der 10-Meter-Teleskope am W. M. Keck-Observatorium zwei Klumpen Urgas aus dem Urknall entdeckt. Das Gas enthält kein Element, das schwerer als Wasserstoff und Helium ist, was bedeutet, dass das Gas nie an der Sternentstehung beteiligt war. Ihr Artikel erscheint online am 20. November 2011 unter Wissenschaft Express.