Das Universum Dark Ages: wie unser Kosmos überlebt

Den dunklen Zeiten des Universums – ein Zeitalter der Dunkelheit, die die ersten Sterne und Galaxien gab – meist ein Geheimnis bleiben, denn es so wenig davon gibt zu sehen, aber Wissenschaftler wollen intensiv beleuchten sie um Geheimnisse über wie das Universum entstand.

"Das finstere Mittelalter repräsentieren unsere Herkunft – als die ersten Sterne gebildet und erstellt die schweren Elemente, die wir sind, von heute," sagte theoretischer Astrophysiker Abraham Loeb, Vorsitzender der Abteilung Astronomie an der Harvard University.

Jetzt entwickeln Forscher Werkzeuge für blickte zurück in diesmal bisher rätselhaft. Um die Dinge in Perspektive zu setzen, schätzen Astronomen, dass das Universum 13,7 Milliarden Jahre alt ist.

"Unsere Existenz entsteht durch diese erste Generation von Sternen, so wenn wir das finstere Mittelalter untersuchen, sind wir unserem Ursprung zu erforschen" Loeb, der auch der Autor von "Wie die ersten Sterne und Galaxien entstehen?" (Princeton University Press, 2010), sagte SPACE.com.

Ersten Ampel, dann Dunkelheit, dann wieder Licht

Vor den dunklen Zeiten des Universums war der Kosmos so heiß, dass alles, was die Atome, die existierten aufgeteilt wurden positiv Kerne geladenen und negativ Elektronen geladene. Diese elektrisch geladenen Ionen blockiert alle Licht frei reisen.

Etwa 400.000 Jahre nach dem Urknall des Universums abgekühlt genug für diese Ionen zu rekombinieren in Atome, so dass das erste Licht im Kosmos, dass aus dem Big Bang, um schließlich glänzen. Was dann kam, waren jedoch die dunklen Zeiten des Universums – gab es kein anderes Licht, wie die Sterne noch nicht geboren waren. [Infografik Tour: Geschichte & Struktur des Universums]

Aktuelle Modelle des Universums deuten darauf hin, dass die ersten Galaxien begann bilden etwa 100 Millionen Jahre nach dem Urknall, markiert den Anfang vom Ende des Mittelalters. Dieser Prozess der Sterne und Galaxien Bildung weiter schrittweise bis nahezu alle Wasserstoff und Helium, aus denen sich die meisten des Universums war wieder einmal, diesmal von Sternenlicht, etwa 500 Millionen Jahre nach dem Urknall ionisiert.

Geheimnisse warten darauf, gelöst werden

Es gibt viele Fragen, dass Lernen mehr über das finstere Mittelalter Antwort helfen könnte. Zum Beispiel woher die ungeheuer große schwarze Löcher in die Herzen der praktisch alle großen Galaxien gesehen?

"Die Milchstraße besitzt ein schwarzes Loch über 4 Millionen Mal die Masse der Sonne, und einige Galaxien haben schwarze Löcher 1 Milliarde Sonnenmassen groß," sagte Loeb. Dies gilt offenbar auch für alte Galaxien wie ULAS J1120 + 0641, die offenbar eine zentrale schwarze Loch 2 Milliarden Mal die Masse der Sonne nur 770 Millionen Jahre nach dem Urknall hatte.

"Das ist nicht viel Zeit, solche schwarzen Löcher zu bauen", sagte Loeb. "Wie hat sich diese Form? Was sind die Samen dieser schwarzen Löcher?"

Darüber hinaus ist eine große Rätsel des Mittelalters wie dunkle Materie – als-noch nicht identifizierten Materialmaking etwa 85 Prozent aller Materie im Universum – die Bildung der ersten Galaxien beeinflusst haben könnte. Diese Frage wird durch die Tatsache verschärft ", dass wir nicht wissen, was die Natur der dunklen Materie ist", sagte Loeb.

Derzeit führenden Kandidaten für die dunkle Materie sind Teilchen, die nur schwach mit regelmäßigen Angelegenheit und mit einander. Allerdings fragt sich Loeb, wenn Teilchen der dunklen Materie tatsächlich mehr als Forscher in der Regel verdächtig, miteinander angesichts des Verhaltens der nahe gelegenen kleinen Galaxien interagieren könnte.

"Wenn wir, dass dunkler Materie nicht-wechselwirkenden annehmen, wenn Leute Simulationen der Evolution von Galaxien wie der Milchstraße, es sollte viele Satellitengalaxien um ihn herum," sagte Loeb. "Aber wenn die Leute gegen die Satelliten-Galaxie der Milchstraße sehen, finden sie viel weniger als die vorhergesagten Anzahl und abgeleitete Verteilung der dunklen Materie im Inneren diese Zwerggalaxien ist ganz anders als was Sie, sowie vorhergesagt wird." Vielleicht verhält sich dunkler Materie anders als erwartet."

Ein weiteres Rätsel ist wie die ersten Sterne waren. In der unglaublichen Hitze und Druck in den Kernen dieser Sterne geschmiedet wurden relativ einfache Elemente wie Wasserstoff und Helium in schwerere Elemente wie Kohlenstoff, dass das Leben, wie wir, dass es wissen auf der Grundlage und der Sauerstoff, den wir atmen.

"Derzeit, wir denken, die ersten Sterne waren massereicher als die Sonne – 10 Mal, vielleicht sogar 100 Mal mehr Masse – und sehr kurzlebig, vielleicht nur ein paar Millionen Jahren Leben" sagte Loeb.

Allerdings gibt es Berechnungen, die zufolge unter bestimmten Umständen damals kleinere Sternen gebildet haben könnte. "Diese wäre sehr arm an schweren Elementen, und möglicherweise können wir sie heute sehen, wenn sie vorhanden sind, lauern im Halo der Milchstraße," sagte Loeb. "Die ersten Sterne waren anders als heutige Stars? Wenn wir können, möchten wir sie um herauszufinden, zu sehen." [Dem Urknall bis heute in 10 einfachen Schritten]

Geheimnisse des Mittelalters

Um das finstere Mittelalter zu untersuchen, beinhaltet eine Allee, die Wissenschaftler verfolgen Jagd für die ersten Sterne und Galaxien. Da es Licht zu reisen dauert, wohl Licht, das von weit weg kam auch von vor langer Zeit gekommen. So suchen Astronomen tief im Raum, in der Zeit zurück zu blicken.

"Es ist ähnlich wie Archäologie – je tiefer man gräbt, die älteren Schichten Sie aufdecken zu können," sagte Loeb. "Hier sind wir im Wesentlichen im Raum Graben."

Ein wichtiges Instrument für das Betrachten der antiken Vergangenheit gezogen hat vor kurzem viel Kontroverse für Verzögerungen und Kosten – das James Webb Space Telescope. Noch, wenn diese Weltraumobservatorium überhaupt fliegt, könnte es helfen, verraten viel über das frühe Universum durch den Fang der extrem schwachen Lichts aus der ersten Galaxien.

"Dieses Teleskop ist das beste hoffen, dass wir tatsächlich die erste Generation von Galaxien Bild," sagte Loeb.

Eine weitere Strategie für das Lernen mehr über die dunklen Zeiten würde Blick auf die Narben, die ersten Sterne und Galaxien auf der sie umgebenden Wasserstoff zugefügt haben würde. Auch kalte Wasserstoff gibt es Licht in Form von Radiowellen mit einer bestimmten Wellenlänge von 21 Zentimetern ab. Durch die Einstimmung auf die Wellenlänge, konnten Wissenschaftler so sehen wie dieser Wasserstoff im Laufe der Zeit als Reaktion auf stellare Strahlung verändert.

Eine Reihe von Radioteleskop-Arrays in der Entwicklung dieser 21-Zentimeter-Funkwellen erkennen wird, sagte Loeb. Dazu gehören das Murchison Weitfeld-Array in Westaustralien, das Low-Frequency Array (verteilt in ganz Europa, die urzeitlichen Struktur Teleskop InChina Precision Array zum Sondieren der Epoche Reionization in Südafrika, das Giant Metrewave Radioteleskop in Indien und Square Kilometer Array, in Australien oder Südafrika gebaut werden.

Wissenschaftler können auch im frühen Galaxien blicken, durch die Suche nach Röntgenstrahlen aus ihrer zentralen schwarzen Löcher mit Teleskopen wie NASA Chandra x-Ray Observatory. Zukünftige Forschung konnte auch erkennen die Wellen in der Raumzeit, die sogenannte Schwerewellen, freigegeben, wenn schwarze Löcher aus frühen Galaxien miteinander verschmolzen.

Ein Projekt mit dem Namen Advanced LIGOwill ausreichenden Empfindlichkeit Schwerewellen Fusionen stellaren Masse schwarzer Löcher im nahen Galaxien innerhalb von ein paar Jahren zu sehen, sagte Loeb. Ein noch ehrgeizigeres Projekt bekannt als LISA, die Verschmelzung von supermassive schwarze Löcher in fernen Galaxien erkennen konnte war einmal über die Bücher, aber Haushalt leiden haben jetzt offiziell Erzeugungsarten verschrottet.

"Es zahlt immer so viel von den Himmel betrachten, wie wir können", sagte Loeb. "Man weiß nie, was Sie finden konnten."

Dieser Geschichte wurde zur Verfügung gestellt von SPACE.com, Schwester Website zu LiveScience. Folgen Sie SPACE.com für die neuesten Weltraumwissenschaft und Exploration News auf Twitter @Spacedotcom und auf Facebook .