Eine Datierung der kosmischen Dämmerung und ein Test fürs Schöpfungsmodell

Anfänge sagen uns viele über Kinder. Das erste Lächeln, das erste Worte, der erste Gehversuch eines Babys—diese Meilensteine sagen uns was über seine Persönlichkeit, Entwicklung und sogar Zukunft. Aus diesem Grund, passen Eltern sehr genau auf, wenn ihre Kinder den ersten, unabhängigen Schritt machen, ein erkennbares Wort sprechen, bis zehn zählen, Buchstaben erkennen, ihr erstes Buch lesen oder zum ersten Mal im Schwimmbad schwimmen.

Auf ähnlicher Art und Weise sagen uns die Anfänge des Universums viel darüber, wie es seinen jetzigen Zustand erreicht hat. Eine der wichtigsten “Anfänge” des Universums ist, was Astronomen die kosmische Dämmerung nennen.Diese ist eine Epoche in der frühen Geschichte des Universums, als Sternenlicht zum ersten Mal das Universum erfüllte (siehe Abbildung). Die Frage, genau wann diese kosmische Dämmerung stattfand ist tatsächlich ein einschneidender und sensibler Test der kosmischen Schöpfungsmodelle und der Zuverlässigkeit der Bibel.

Abbildung: künstlerische Darstellung der Geburt der ersten Sterne im Universum
Bildquelle: NASA/WMAP Science Team

Bisherige Versuche, die kosmische Dämmerung zu datieren
Astronomen haben die Reststrahlung vom Anfang des Universums, auch die kosmische Hintergrundstrahlung(engl. Abkürzung ‘CMBR’) benannt. Daraus ergab sich auch eine erste Messung der kosmischen Dämmerung. Analyse der Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung auf großer Skala in der von den Planck Satelliten erstellte Karte der CMBR deutete darauf hin, dass die ersten Sterne im Universum massiven Sternen in neu-geformten Galaxien mit niedriger Masse waren. Diese Sterne wurden mit Rotverschiebung z = 7.7(eine galaktische Distanzeinheit) “geboren” sozusagen, d.h. 670 Millionen Jahren nach dem kosmischen Schöpfungsereignis (KSE).1¹

Messungen der 21-Zentimeter-Spektralabsorptionslinie von Neutralwasserstoff zeigen dass von früher Sternenformation erzeugten Photonen im ultravioletten Bereich vor Rotverschiebung z = 9.6 (bevor 500 Millionen Jahren nach dem KSE).2² Die 21-Zentimeter Messungen der Neutralwasserstofflinie von dem Experiment to Detect the Global EoR Signature (EDGES) zeigten, dass das intergalaktische Medium vielleicht so früh wie z = 15 (260 Millionen Jahren nach dem KSE) vom Sternenlicht erhitzt worden sein könnte.³

Eine spektroskopische Messung der Lyman-alpha und O III Emissionslinien der Galaxis MACS1149-JD1 stellte fest, dass ihre Rotverschiebung einen Wert von z = 9.1096 ± 0.0006 hatte.⁴ Infrarotphotometrische Messungen von MACS1149-JD1 ergaben ein geschätztes Alter von 290 Millionen Jahren für ihre dominante stellare Komponente. Dieses Ergebnis stimmt überein mit der Schlussfolgerung einer kosmischen Dämmerung um z = 15.4 ± 2.3 (ungefähr 250 Millionen Jahren nach dem KSE).

Neue Datierung der kosmischen Dämmerung
Ein von Nicolas Laporte geleitetes Team von sechs Astronomen hat versucht, die kosmische Dämmerung genauer zu datieren in dem sie die Zahl der genau-gemessenen Galaxien jenseits von z = 9 von eine auf sechs.⁵ Laportes Team hat das European Very Large Telescope, die zwei Keck Observatory Teleskopen, das Gemini South Teleskop und das Atacama Large Millimeter Array benutzt, um die Entfernungen der sechs (uns jetzt bekannten) entferntesten Galaxien genauer als je zuvor zu messen.

Laporte und seine Kollegen haben eine Rotverschiebung von z = 8.78 für die Galaxis GN-z10-3 und z = 9.28 für die Galaxis MACS0416-JD gemessen. Für die Galaxis GN-z9-1 haben sie eine wahrscheinliche, untere Grenze der Rotverschiebung von z = 9. Aus diesen Daten, zusammen mit der Messung von MACS1149-JS1 von frühere, schloss Laportes Team, dass kosmische Sternbildung schon vor z = 10 (früher als 480 Millionen Jahren nach dem KSE) begonnen haben muss. Mit dem Hubble und dem Spitzer Weltraumteleskop haben sie das Licht aus GN-z10-3, GN-z9-1, and MACS0416-JD photometrisch gemessen. Diese Messungen zeigten, dass diese Galaxien 150–250 Million Jahren alt sind. Dadurch hat Laportes Team die bis jetzt genauste Datierung der kosmischen Dämmerung erzielt: 250–350 Millionen Jahren nach dem CCE.

Schlussfolgerungen aus der Datierung der kosmischen Dämmerung
Was Laportes Team am Meisten begeisterte aber, war was seine Messungen fürs James Webb Space Weltraumteleskop (JWST) bedeuten. Ihre Beobachtungen zeigten, dass das JWST direkte Messungen der kosmischen Dämmerung wird aufnehmen können. Verglichen mit der Messung ihres Teams wird die Genauigkeit der Datierung durch das JWST um das Zehnfache erhöht. Das heißt, dass wir bald eine noch genauer-definiertes kosmisches Schöpfungsmodell erwarten können. Ich erkläre kurz warum.

Die von Laporte und Kollegen festgestellte Datierung der kosmischen Dämmerung stimmt mit dem Standard-Urknall-Schöpfungsmodell überein. Dieses Modell postuliert, dassdunkele Energie die Hauptkomponente des Universums ist, dunkele Materie die zweit-häufigste Komponente und baryonische Materie (Materie, die aus Protonen, Neutronen und Elektronen besteht) die Komponente, woraus alles andereim Kosmos besteht, die dritt-häufigste Komponente. Das Standard-Urknall-Schöpfungsmodell ist also vereinbar mit den vier fundamentalen Eigenschaften des Universums, wie die Bibel allein lehrte, schon Jahrtausende bevor Astronomen die leiseste Ahnung davon hatten, dass das Universum diese Eigenschaften wirklich hat.⁶ Dank der Teleskopkraft, die Astronomen schon zur Verfügung steht—und bald deutlich verbessert wird—wird die einzigartige Fähigkeit der Bibel, künftige wissenschaftliche Entdeckungen vorherzusagen, auf erstaunlicher Art und Weise bestätigt. Diese Entwicklung verleiht der Schlussfolgerung, dass die Bibel die inspirierte, unfehlbare Offenbarung des Schöpfers des Universums ist, noch mehr Gewicht.

Abbildung: Geschichte des Universum mit der kosmischen Dämmerung als sich die ersten Sterne bildeten
Bildquelle: National Science Foundation

Endnoten

1. N. Aghanim et al., Planck Collaboration, “Planck 2018 Results. VI. Cosmological Parameters,” Astronomy & Astrophysics 641 (September 2020): id. A6, doi:10.1051/0004-6361/201833910.
2. A. H. Patil et al., “Upper Limits on the 21 cm Epoch of Reionization Power Spectrum from One Night with LOFAR,” Astrophysical Journal 838, no. 1 (20.März.2017): id. 65, doi:10.3847/1538-4357/aa63e7.
3. Judd D. Bowman et al., “An Absorption Profile Centred at 78 Megahertz in the Sky-Averaged Spectrum,” Nature 555, no. 7694 (1.März.2018): 67–70, doi:10.1038/nature25792.
4. Takuya Hashimoto et al., “The Onset of Star Formation 250 Million Years after the Big Bang,” Nature 557, no. 7705 (17.Mai.2018): 392–395, doi:10.1038/s41586-018-0117-z.
5. N. Laporte et al., “Probing Cosmic Dawn: Ages and Star Formation Histories of Candidate z ≥ 9 Galaxies,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 505, no. 3 (August 2021): 3336–3346, doi:10.1093/mnras/stab1239.
6. Hugh Ross and John Rea, “Big Bang—The Bible Taught It First!” Facts for Faith (3.Quartal.2000): 26–32; Hugh Ross, “Does the Bible Teach Big Bang Cosmology?” Today’s New Reason to Believe (blog), 26.August. 2019.