Die Milchstraße am Nachthimmel über Südafrika. Unter ihr ein ganz besonderes Radioteleskop: Das Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA) ist eines der empfindlichsten Radioteleskope der Welt. Eingesetzt wird es zur Erforschung der Anfangszeit des Universums. Die Anlage befindet sich in einer funkstillen Region, mitten in der Karoo-Wüste. Radios, Handys und sogar benzinbetriebene Autos sind hier verboten, denn diese könnten die Forschungen stören.
Nebeneinander stehen 350 Radioschüsseln, die nach oben gerichtet sind. Diese sollen Emissionen aus der Reionisierungsepoche des Universums einfangen. In den ersten 380.000 Jahren nach dem Urknall war das Universum ein heißes, ionisiertes Plasma. Dieses kühlte allmählich ab, sodass sich Protonen und Elektronen zu Atomen verbinden konnten. Als sich das Universum ausdehnte, brachte die Materie Galaxien und Sterne hervor, die elektromagnetische Strahlung erzeugten. Dadurch begann sich die Materie erneut zu ionisieren. Elektrisch neutrale Atome verloren ein oder mehrere Elektronen und wurden zu positiv geladenen Ionen. Dieser Prozess markierte den Beginn der Reionisierungsepoche.
Um Radioemissionen aus dieser Zeit einfangen zu können, hat das Team des HERA die Empfindlichkeit des Radioteleskops noch einmal verdoppelt. Noch blieb die Suche der Wissenschaftler zwar erfolglos, aber sie konnten erste Erkenntnisse gewinnen. So bestätigen die bisher gesammelten Daten, dass die Zusammensetzung von Sternen und Galaxien im früheren Universum anders war: Im Gegensatz zu heute enthielten sie kaum schwerere Elemente, sondern bestanden fast nur aus Wasserstoff und Helium. „Insbesondere müssen sich auch ihre Röntgeneigenschaften verändert haben. Sonst hätten wir bereits die Strahlung entdeckt”, erklärt Aaron Parsons, leitender Forscher bei HERA.
Eingesetzt werden kann das Radioteleskop allerdings erst wieder in der Zeit zwischen April und September, wenn die Milchstraße unterhalb des Horizonts steht. Denn unsere Galaxie erzeugt viel Radiostrahlung, die den Nachweis der schwachen Emissionen aus der Reionisierungsepoche stört. Das HERA-Team arbeitet währenddessen weiter daran, die Kalibrierung des Radioteleskops und die Datenanalyse zu verbessern. “Dies ist der Weg zu einer potenziell revolutionären Technik in der Kosmologie“, sagt Joshua Dillon, Hauptautor der Studie. „Wenn man erst einmal die nötige Empfindlichkeit erreicht hat, steckten unglaublich viele Informationen in den Daten.”
