Wasser, überall Wasser... auch im frühen Universum
EU-finanzierte Astrophysiker konnten nachweisen, dass es auch schon in der Frühphase des Universums Wasserdampf gab. Der Dampf wurde in einem Quasar entdeckt, der sich in 11,1 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde befindet. Zum ersten Mal wurden Wassermoleküle in solch weiter Ferne gesichtet. Die Ergebnisse, die im Fachmagazin Nature veröffentlicht wurden, legen nahe, dass es in der Frühphase des Universums mehr Wasser gab als bisher angenommen. Die Wissenschaftler erhielten teilweise Unterstützung vom Marie-Curie-Ausbildungsnetz ANGLES ("Astrophysics network for galaxy lensing studies"), das über das Sechste Rahmenprogramm (RP6) finanziert wird. Das Wasser wurde in Form eines Masers gesichtet, also einer Art Laser im Mikrowellenbereich. Wassermaser konnten in mehreren benachbarten Galaxien beobachtet werden und scheinen in heißen Gas- und Staubwolken zu entstehen, die um die massereichen Schwarzen Löcher im Zentrum einer Galaxie zirkulieren. Die Galaxie mit der bisher größten Entfernung zur Erde, in der Wasser aufgespürt wurde, ist sechs Milliarden Lichtjahre entfernt. Diese jüngste Entdeckung wurde nur durch eine astronomische List ermöglicht: Die Forscher setzten eine benachbarte Galaxie als eine Art kosmisches Teleskop ein. Die Galaxie im Vordergrund vergrößerte das Licht aus dem entfernten Quasar MG J0414+0534 und fing es auf, sodass vier einzelne Bilder des Quasars abgebildet wurden und das Signal um das 35-Fache verstärkt wurde. "Es haben schon andere nach Wasser gesucht und sind gescheitert. Wir wussten, dass wir hinter einem sehr schwachen Signal her waren", erklärt Violette Impellizzeri, Erstautorin der Studie und Doktorandin am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Deutschland. "Deswegen suchten wir nach einer Vordergrundgalaxie, die wir als Vergrößerungsglas verwenden konnten, um in noch weitere Ferne schauen zu können. [Wir] mussten nur lange genug warten, bis das Signal der Wasserlinie auftauchte." Der neu entdeckte Maser ist äußerst hell und hat eine Leuchtkraft, die dem 10.000-Fachen unserer Sonne entspricht. Zudem ist er doppelt so hell wie der stärkste Wassermaser in unserer Nähe. Ohne die "Gravitationslinse", die durch die Galaxie im Vordergrund geschaffen wurde, wären mit dem 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg 580 Tage ständiger Beobachtung erforderlich gewesen. So genügten 14 Stunden für die Entdeckung. Außerdem legte unser Wissen zu weniger entfernten Masern nahe, dass die Wahrscheinlichkeit, einen solch hellen Maser zu finden, bei 1:1 Million lag. Die Tatsache, dass gleich in der ersten untersuchten weiten Galaxie ein Maser gefunden wurde, lässt darauf schließen, dass dieses Merkmal nicht so selten ist wie angenommen. Wichtig hierbei ist, dass die Entdeckung eines Wassermasers in 11,1 Milliarden Lichtjahren Entfernung auch einen Beweis dafür liefert, dass die für die Bildung und das Fortbestehen des Wassermoleküls notwendigen Bedingungen bereits 2,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall vorgeherrscht haben. "Interessanterweise haben wir Wasser schon im ersten durch Gravitation vergrößerten Objekt gefunden, das wir im fernen Universum beobachtet haben", freut sich John McKean, ebenfalls vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie. "Das legt nahe, dass das Wassermolekül in der Frühphase des Universums vielleicht in viel größerer Menge vorhanden war als bisher angenommen. Diese Erkenntnisse können für weitere Untersuchungen zu den massereichen Schwarzen Löchern und zur Entstehung der Galaxie genutzt werden." "Da Wassermaser in der Nähe von Galaxiezentren auftreten, eröffnen unsere Ergebnisse neue, interessante Möglichkeiten zur Untersuchung massereicher Schwarzer Löcher zum Zeitpunkt der Entstehung von Galaxien", fügt Dr. Impellizzeri hinzu. "Außerdem wird es weitere Suchbemühungen geben, um Wasser auch in anderen entfernten Galaxien zu finden - mit den Teleskopen, die uns heutzutage zur Verfügung stehen und mit den Radioteleskopen der nächsten Generation. Wir wissen, dass es dort draußen Wasser gibt." Weitere Beweise für Wasser in den entlegenen Weiten des Universums zu entdecken, wird kein leichtes Unterfangen, bis nicht neue und empfindlichere Instrumente zum Einsatz kommen. Die Forscher hoffen, dass das beantragte SKA-Teleskop (Square Kilometre Array), das in etwa 10 Jahren einsatzbereit sein sollte, neue Fortschritte auf diesem Gebiet bringen wird.
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Deutschland, Italien