Das Licht aller Sterne

Die Entstehung neuer Sterne im Kosmos erreichte vor etwa zehn Milliarden Jahren ihren Höhepunkt. Zu diesem Ergebnis kommen Astronomen, nachdem sie mit dem Satellitenobservatorium Fermi das extragalaktische Hintergrundlicht vermessen haben. Das Licht aller Sterne bildet den Hauptanteil dieser Strahlung, die den gesamten Kosmos erfüllt. Im Fachblatt „Science“ berichten die Wissenschaftler, wie sie mithilfe der gesammelten Daten den Verlauf der Sternentstehung über neunzig Prozent der kosmischen Geschichte hinweg rekonstruieren konnten.

Marco Ajello von der Clemson University in South Carolina und seine Kollegen haben mit Fermi insgesamt 740 unterschiedlich weit von uns entfernte Quellen von Gammastrahlung im Weltall untersucht. „Die vom Fermi-Teleskop gelieferten Daten haben uns ermöglicht, das gesamte jemals von Sternen ausgestrahlte Licht zu messen“, erläutert Ajello. „Das ist zuvor niemals gelungen.“ Dazu machten sich die Wissenschaftler zunutze, dass ein Teil der Gammastrahlung auf dem Weg zur Erde gewissermaßen verschwindet, abhängig von der Stärke des extragalaktischen Hintergrundlichts: Stößt ein Gammalichtteilchen nämlich mit einem Photon des Hintergrundlichts zusammen, können sich die beiden Photonen in ein Elektron und dessen Antiteilchen – ein Positron – umwandeln.

Blick in die Vergangenheit

Je mehr Gammastrahlung in bestimmten Regionen des Weltalls auf diese Weise absorbiert wird, desto stärker muss das extragalaktische Hintergrundlicht dort sein. Der Blick in große Entfernungen ist dabei zugleich ein Blick zurück in die kosmische Geschichte: Wenn das Licht eines Himmelsobjekts zehn Milliarden Jahre zu uns unterwegs ist, so sehen wir dieses Objekt so, wie es vor zehn Milliarden Jahren ausgesehen hat. Mit dieser Methode gelang es dem Team um Ajello nun, die Stärke des Hintergrundlichts zu unterschiedlichen Zeiten der kosmischen Entwicklung zu vermessen.

Da junge Sterne besonders hell leuchten und somit entscheidend zum Hintergrundlicht beitragen, ist die ermittelte Stärke zudem ein Maß für die Sternentstehungsrate in der jeweiligen Epoche. Die Messungen zeigen, dass die Sternentstehungsrate im jungen Kosmos zunächst rasant anstieg und vor etwa zehn Milliarden Jahren ihren Höhepunkt erreichte. Seither nimmt die Entstehung neuer Sterne kontinuierlich ab. Für Ajello und seine Kollegen ist diese Analyse erst der Anfang: Noch genauere Messungen mit künftigen Gammateleskopen könnten wertvolle Informationen insbesondere über die frühesten Phasen der Entstehung von Sternen und Galaxien im jungen Kosmos liefern.