Astronomen empfangen Radiosignale aus einer fernen Galaxie

Die Erforschung von Galaxien in weit größeren Entfernungen als die Erde könnte jetzt in Reichweite sein.

Wie entstehen Sterne in fernen Galaxien? Astronomen versuchen seit langem, diese Frage zu beantworten, indem sie Radiosignale nachweisen, die von nahen Galaxien ausgesandt werden. Diese Signale werden jedoch schwächer, je weiter die Galaxie von der Erde entfernt ist, was es für aktuelle Radioteleskope schwierig macht, sie zu erfassen.

Jetzt haben Forscher aus Montreal und Indien ein Funksignal von der bisher am weitesten entfernten Galaxie bei einer bestimmten Wellenlänge, der sogenannten 21-cm-Linie, erfasst, wodurch Astronomen tiefer in die Geheimnisse des frühen Universums eintauchen können. Mit Hilfe des Giant Metrewave-Radioteleskops in Indien ist dies das erste Mal, dass diese Art von Funksignalen in einer so großen Entfernung nachgewiesen wurde.

Illustration, die die Detektion eines Signals aus einer fernen Galaxie zeigt. Bildnachweis: Sawada Pardesi

„Eine Galaxie sendet verschiedene Arten von Radiosignalen aus. Bisher war es nur möglich, dieses spezielle Signal von einer nahe gelegenen Galaxie aufzunehmen, was unser Wissen über die erdnächsten Galaxien einschränkt“, sagt Arnab Chakraborty, Postdoktorand an der McGill University unter Aufsicht von Professor Matt Dobbs.

Aber mit Hilfe eines natürlich vorkommenden Phänomens namens Gravitationslinsen können wir ein schwaches Signal aus einer Rekordentfernung empfangen. Dies wird uns helfen, die Entstehung von Galaxien in viel größerer Entfernung von der Erde zu verstehen.“

Ein Blick zurück in die Zeit des frühen Universums

Zum ersten Mal konnten Forscher das Signal einer fernen Sternentstehungsgalaxie namens SDSSJ0826+5630 nachweisen und die Zusammensetzung ihres Gases messen. Die Forscher stellen fest, dass die Atommasse des Gasinhalts in dieser speziellen Galaxie fast doppelt so groß ist wie die Masse der für uns sichtbaren Sterne.

Bild eines Funksignals aus der Galaxie. Bildnachweis: Chakraborty und Roy/NCRA-TIFR/GMRT

Das vom Team entdeckte Signal wurde von dieser Galaxie ausgesendet, als das Universum erst 4,9 Milliarden Jahre alt war, was den Forschern einen Einblick in die Geheimnisse des frühen Universums ermöglichte. „Das entspricht einem Zeitrückblick von 8,8 Milliarden Jahren“, sagt Chakraborty, der Kosmologie am Department of Physics der McGill University studiert.

Erfassen Sie das Signal einer fernen Galaxie

„Gravitationslinsen verstärken das Signal, das von einem entfernten Objekt kommt, um uns zu helfen, in das frühe Universum zu blicken. In diesem speziellen Fall wird das Signal durch die Anwesenheit eines anderen massiven Objekts, einer anderen Galaxie, zwischen dem Ziel und dem Beobachter gebogen. Dies effektiv.“ verstärkt das Signal um den Faktor 30, sodass das Teleskop sie erfassen kann“, sagt Co-Autor Nirupam Roy, außerordentlicher Professor am Institut für Physik des Indian Institute of Science.

Laut den Forschern zeigen diese Ergebnisse die Möglichkeit, entfernte Galaxien in ähnlichen Situationen mit Gravitationslinsen zu beobachten. Es eröffnet auch aufregende neue Möglichkeiten zur Untersuchung der kosmischen Entwicklung von Sternen und Galaxien mit den heutigen Niederfrequenz-Radioteleskopen.

Referenz: „21-cm-HI-Emission, nachgewiesen von einer intensiv linsenförmigen Galaxie bei z ∼1,3“ von Arnab Chakraborty und Nirupam Roy, 23. Dezember 2022, hier verfügbar. Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stac3696

Das Giant Metrewave Radio Telescope wird von NCRA-TIFR gebaut und betrieben. Die Forschung wurde von der McGill University und dem Indian Institute of Science finanziert.