Wissenschaft im Trend: Die Helligkeit des Universums

Wissenschaftler behaupten, das gesamte jemals entstandene Sternenlicht gemessen zu haben.

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Das Universum ist omnipräsent und seine nahen und fernen Sterne, die teils bereits vor mehreren Hundert Millionen Jahren geboren wurden, warten darauf, entdeckt zu werden. Von den Astronomen der Antike bis in die Gegenwart hinein hat die Menschheit die hellen Lichter des Universums erforscht, da diese ein wesentlicher Bestandteil einer jeden Zivilisation gewesen sind.

Aber wie viel sichtbares Licht gibt es im bekannten Universum?

Laut der Fachzeitschrift „Science“ hat es ein internationales Team von Astrophysikern jetzt geschafft, das gesamte jemals im Laufe der Geschichte des beobachtbaren Universums erzeugte Sternenlicht zu messen. „Dies wurde niemals zuvor geschafft“, erzählte Marco Ajello, Hauptautor und Astrophysiker am Clemson College of Science in South Carolina der britischen Zeitung „The Guardian“.

Zur Bestimmung der Geschichte der Sternenbildung analysierten Ajello und sein Team vom Clemson College Daten vom Fermi Gamma-ray Space Telescope der NASA – einer der weltweit besten Gammastrahlendetektoren – die über einen Zeitraum von etwa neun Jahren gesammelt worden waren. Diese Daten betreffen Gammastrahlensignale von 739 Blazaren. Blazare sind Galaxien, die supermassereiche schwarze Löcher enthalten, welche enge Jets energiereicher Teilchen freisetzen können, die ihre Galaxien verlassen und nahezu mit Lichtgeschwindigkeit durch den Kosmos jagen. Deren schwarze Löcher sind Millionen bis Milliarden Mal massereicher als unsere Sonne.

Das Team nutzte Blazare, die unterschiedlich weit von uns entfernt sind, um das gesamte Sternenlicht in verschiedenen zeitlichen Perioden zu messen. Es wurde z. B. das gesamte Sternenlicht für jede Epoche berechnet – vor einer Milliarde Jahren, vor zwei Milliarden Jahren und vor sechs Milliarden Jahren – bis zurück zu dem Zeitpunkt, als sich die ersten Sterne bildeten.

Wie viele Photonen hat das Universum über seine lange Lebensdauer produziert?

Mithilfe neuer Methoden zur Messung des Sternenlichts fand man heraus, dass die Anzahl von Photonen – die kleinste Lichteinheit – die nach der Emission durch Sterne in den Weltraum entwichen ist, 4 x 10 hoch 84 oder einer 4 mit 84 Nullen entspricht.

„Die Messung der Entwicklung des Sternenlichts im gesamten Universum kann man tatsächlich in eine entsprechende Messung der Sternbildung umwandeln“, erzählte Ajello Space.com. „Wir verfolgen genau zurück, wie sich dies im Laufe der Geschichte des Universums verändert hat.“

Die Astrophysiker stützten ihre Berechnung auf Messungen des extragalaktischen Hintergrundlichts, einer Ansammlung von Photonen, die von allen Sternen und allen schwarzen Löchern im Universum erzeugt wird. Das extragalaktische Hintergrundlicht ist der Teil der von Sternen produzierten infrarotnahen, optischen und ultravioletten Strahlung, der es in den Weltraum schafft, anstatt mit dem Staub zu kollidieren, der die Sterne umgibt. Sternenlicht, das in Galaxien entweicht, wird letztlich Bestandteil des extragalaktischen Hintergrundlichts. „Es handelt sich im Grunde genommen um Sternenlicht, das an einem anderen Ort ankam“, erklärte Ajello. „Das gesamte von Sternen emittierte Licht, das in den Weltraum entkommen kann, wird sozusagen zu diesem Hintergrundlicht.“

Die Erkenntnisse liefern neue Einblicke in die Geschichte des Universums in den ersten eine Milliarde Jahren, eine Periode, die von den heutigen Satelliten noch nicht ergründet worden ist. „Unsere Messung ermöglicht uns, einen kurzen Blick zu erhaschen“, sagte Ajello in „The Guardian“. „Eines Tages werden wir vielleicht einen Weg finden, um den ganzen Verlauf bis zurück zum Urknall zu beobachten. Das ist unser größtes Ziel.“

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