Mysteriöse infrarote Lichtquellen im fernen Universum entdeckt

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60 Prozent des kosmischen Infrarot-Hintergrunds korrespondieren mit fernen Galaxien. Woher die restlichen 40 Prozent stammen ist hingegen noch rätselhaft.
Copyright: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NAOJ, Fujimoto et al.

Tokyo (Japan) – Mit der Teleskopanlage Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben Astronomen erstmals den vollständigen Infrarot-Hintergrund des Universums selbst im schwächsten Millimeterwellenlängebereich identifiziert. Während extrem lichtschwache Objekte im fernen Universum 60 Prozent dieses Infrarothintergrunds erklären können, stehen die Wissenschaftler angesichts der verbleibenden 40 Prozent vor einem Rätsel, da dieses Infrarotlicht offenbar keine Gegenstücke im optischen Wellenspektrum besitzt.

Während das Universum zwischen den Sternen und Galaxien im optisch sichtbaren Bereich dunkel erscheint, haben Astronomen ein gleichmäßig verteiltes „Licht“ im ausfindig gemacht, die sogenannte kosmische Hintergrundstrahlung. Diese aus allen Richtungen kommende Strahlung besteht aus drei Hauptkomponenten: dem kosmischen optischen Hintergrund, dem kosmischen Mikrowellen-Hintergrund und der kosmischen Infrarot-Hintergrundstrahlung.

Während die Quellen der beiden ersten Komponenten in Form von Sternenlicht und heißen Gasen als Folge des Urknalls bereits bekannt sind, war die Herkunft der kosmischen Infrarothintergrundstrahlung bislang noch rätselhaft.

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Wie Forscher um Professor Masami Ouchi von der University of Tokyo aktuell im Fachjournal „The Astrophysical Journal Supplement Series“ (DOI: 10.3847/0067-0049/222/1/1) berichten, haben sie diese kosmischen Infrarothintergrundstrahlung nun anhand von Archivdaten der ALMA-Beobachtungen untersucht und dabei Beobachtungsdaten von 900 Tagen zu extrem lichtschwachen Objekten und Gravitationslinsen analysiert. Bei letzteren handelt es sich um extrem massereiche Objekte, die das Licht dahinterliegender, entfernter Objekte um sich herumlenken und diese so für uns bzw. unserer Instrumente überhaupt erst sichtbar machen.

Das Ergebnis ihrer Untersuchung sind 133 lichtschwache Objekte, darunter die lichtschwächsten jemals entdeckten Objekte überhaupt. Die Wissenschaftler entdeckten hierzu, das der vollständige kosmische Infrarothintergrund durch die Zusammenfassung aller dieser Quellen erklärt werden kann.

Durch den Vergleich der ALMA-Daten mit jenen des Weltraumteleskops „Hubble“ und des „Subaru-Telescope“ gelang es den Astronomen 60 Prozent dieser Quellen weit entfernten Galaxien zuzuordnen, wie sie auch in sichtbaren und infraroten Licht zu sehen sind.

„Um was es sich jedoch bei den restlichen 40 Prozent handelt, wissen wir bislang noch überhaupt nicht“, gesteht Ouchi ein. „Ich persönlich vermute, dass es sich um massearme Galaxien handelt, die von Staub verdeckt werden. (…) Dies würde aber auch bedeuten, dass derart kleine Galaxien große Mengen von Staub beinhalten – und das widerspricht wiederum dem derzeitigen Bild von solchen kleinen Galaxien als eigentlich staubarme Galaxien.“

„Unsere Ergebnisse könnten die Existenz von vielen noch unbekannten und unerwarteten Objekten im fernen Universum nahelegen“, so der Astronom abschließend. „Wir sind jetzt bestrebt darin, diese mysteriösen Quellen durch weitere Beobachtungen mit ALMA aufzuspüren.“

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