Ein Meer aus Licht: HETDEX enthüllt verborgene Strukturen im jungen Universum
Ausschnitt aus der Karte, die durch Kartierung der Verteilung und Konzentration von angeregtem Wasserstoff (über die Lyman-Alpha-Strahlung) im Universum vor 10 Milliarden Jahren erstellt wurde. Die Sterne markieren die Stellen, an denen HETDEX Galaxien gefunden hat. Die eingefügte Abbildung simuliert die Struktur dieser Karte, nachdem sie vergrößert und die Daten von Hintergrundrauschen befreit wurden.
Bild: Chris Byrohl/Stanford University/HETDEX, Maja Lujan Niemeyer/Max-Planck-Institut für Astrophysik/HETDEXEin internationales Forschungsteam hat mit Daten des Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX) die bisher größte und genaueste dreidimensionale Karte des sogenannten Lyman-Alpha-Lichts erstellt – das Licht, das von angeregtem Wasserstoff im frühen Universum vor 9 bis 11 Milliarden Jahren ausgestrahlt wird. Die Studie unter Beteiligung des Leibniz‑Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) wurde in der Fachzeitschrift „The Astrophysical Journal“ veröffentlicht.
Lyman-Alpha-Strahlung entsteht, wenn Wasserstoffatome durch energiereiche Sternstrahlung angeregt werden und anschließend Licht aussenden. Da Wasserstoff das häufigste Element im Universum ist, eignet sich diese Lyman-Alpha-Strahlung ideal dazu, sowohl helle Galaxien als auch diffus verteiltes Gas zu erfassen.
„Die Erforschung des frühen Universums gibt uns Aufschluss darüber, wie sich Galaxien zu ihrer heutigen Form entwickelt haben und welche Rolle das intergalaktische Gas dabei gespielt hat“, erklärt Maja Lujan Niemeyer, HETDEX-Wissenschaftlerin und Mitarbeiterin des Max-Planck-Instituts für Astrophysik, die federführend an der Erstellung der Karte beteiligt war.
Prof. Dr. Lutz Wisotzki vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ergänzt: „Mit dieser Karte öffnen wir ein neues Fenster in die Frühzeit des Universums. Endlich können wir nicht nur die Galaxien sehen, sondern auch das diffuse Licht dazwischen – ein entscheidender Schritt, um die Entstehung und Entwicklung der kosmischen Strukturen besser zu verstehen.“
Die Beobachtung von Objekten des frühen Universums stellt eine Herausforderung dar, weil sie oft schwach leuchten und weit entfernt sind. Mithilfe einer Technik namens „Line Intensity Mapping“ (Linienintensitätskartierung) macht die neue Karte diese Objekte sichtbar und verleiht dieser prägenden Ära unseres Universums Form und Nuancen. Die Linienintensitätskartierung bildet die Verteilung der Spektrallinienemission und die Konzentration bestimmter Elemente in einer gesamten Region ab, anstatt Objekte einzeln zu beobachten. Diese Methode als solche ist nicht neu, aber sie wurde hier zum ersten Mal verwendet, um Lyman-Alpha-Emissionen über einen großen Bereich am Himmel und mit einer so hohen Präzision zu kartieren.
Mit HETDEX wurden die Positionen von rund 1 Million Lyman-Alpha emittierenden Galaxien aus der kosmischen Epoche, in der die meisten Sterne im Universum entstanden, vermessen. Die Analyse zeigt, dass die Lyman-Alpha-Strahlung im Universum vollständig durch die Wirkung neu entstandener Sterne in Galaxien erklärt werden kann. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entdeckten zudem, dass die sogenannten Lyman-Alpha-Hüllen um Galaxien deutlich größer sind als bisher angenommen und sich gegenseitig regelrecht überlappen.
In Zukunft möchte das Team seine Karte mit Beobachtungsdaten von anderen Elementen als Wasserstoff kombinieren, die dieselbe Region des Universums abdecken. Beispielsweise würde eine Linienintensitätskarte von Kohlenmonoxid, das nur in sehr dichten und extrem kalten Gaswolken innerhalb von Galaxien vorkommt, neue Erkenntnisse über die Bedingungen zur Bildung neuer Sterne in der Frühzeit des Universums liefern.
Das AIP ist Partner des Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX), einem von mehreren Forschungsprojekten weltweit, die versuchen, die Eigenschaften und Auswirkungen der Dunklen Energie zu messen.
Weitere Informationen
Niemeyer et al. 2026: Lyα Intensity Mapping in HETDEX: Galaxy-Lyα Intensity Cross-Power Spectrum, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae3a98
Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX):
Ausschnitt aus der Karte, die durch Kartierung der Verteilung und Konzentration von angeregtem Wasserstoff (über die Lyman-Alpha-Strahlung) im Universum vor 10 Milliarden Jahren erstellt wurde. Die Sterne markieren die Stellen, an denen HETDEX Galaxien gefunden hat. Die eingefügte Abbildung simuliert die Struktur dieser Karte, nachdem sie vergrößert und die Daten von Hintergrundrauschen befreit wurden.
Bild: Chris Byrohl/Stanford University/HETDEX, Maja Lujan Niemeyer/Max-Planck-Institut für Astrophysik/HETDEXEin internationales Forschungsteam hat mit Daten des Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX) die bisher größte und genaueste dreidimensionale Karte des sogenannten Lyman-Alpha-Lichts erstellt – das Licht, das von angeregtem Wasserstoff im frühen Universum vor 9 bis 11 Milliarden Jahren ausgestrahlt wird. Die Studie unter Beteiligung des Leibniz‑Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) wurde in der Fachzeitschrift „The Astrophysical Journal“ veröffentlicht.
Lyman-Alpha-Strahlung entsteht, wenn Wasserstoffatome durch energiereiche Sternstrahlung angeregt werden und anschließend Licht aussenden. Da Wasserstoff das häufigste Element im Universum ist, eignet sich diese Lyman-Alpha-Strahlung ideal dazu, sowohl helle Galaxien als auch diffus verteiltes Gas zu erfassen.
„Die Erforschung des frühen Universums gibt uns Aufschluss darüber, wie sich Galaxien zu ihrer heutigen Form entwickelt haben und welche Rolle das intergalaktische Gas dabei gespielt hat“, erklärt Maja Lujan Niemeyer, HETDEX-Wissenschaftlerin und Mitarbeiterin des Max-Planck-Instituts für Astrophysik, die federführend an der Erstellung der Karte beteiligt war.
Prof. Dr. Lutz Wisotzki vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ergänzt: „Mit dieser Karte öffnen wir ein neues Fenster in die Frühzeit des Universums. Endlich können wir nicht nur die Galaxien sehen, sondern auch das diffuse Licht dazwischen – ein entscheidender Schritt, um die Entstehung und Entwicklung der kosmischen Strukturen besser zu verstehen.“
Die Beobachtung von Objekten des frühen Universums stellt eine Herausforderung dar, weil sie oft schwach leuchten und weit entfernt sind. Mithilfe einer Technik namens „Line Intensity Mapping“ (Linienintensitätskartierung) macht die neue Karte diese Objekte sichtbar und verleiht dieser prägenden Ära unseres Universums Form und Nuancen. Die Linienintensitätskartierung bildet die Verteilung der Spektrallinienemission und die Konzentration bestimmter Elemente in einer gesamten Region ab, anstatt Objekte einzeln zu beobachten. Diese Methode als solche ist nicht neu, aber sie wurde hier zum ersten Mal verwendet, um Lyman-Alpha-Emissionen über einen großen Bereich am Himmel und mit einer so hohen Präzision zu kartieren.
Mit HETDEX wurden die Positionen von rund 1 Million Lyman-Alpha emittierenden Galaxien aus der kosmischen Epoche, in der die meisten Sterne im Universum entstanden, vermessen. Die Analyse zeigt, dass die Lyman-Alpha-Strahlung im Universum vollständig durch die Wirkung neu entstandener Sterne in Galaxien erklärt werden kann. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entdeckten zudem, dass die sogenannten Lyman-Alpha-Hüllen um Galaxien deutlich größer sind als bisher angenommen und sich gegenseitig regelrecht überlappen.
In Zukunft möchte das Team seine Karte mit Beobachtungsdaten von anderen Elementen als Wasserstoff kombinieren, die dieselbe Region des Universums abdecken. Beispielsweise würde eine Linienintensitätskarte von Kohlenmonoxid, das nur in sehr dichten und extrem kalten Gaswolken innerhalb von Galaxien vorkommt, neue Erkenntnisse über die Bedingungen zur Bildung neuer Sterne in der Frühzeit des Universums liefern.
Das AIP ist Partner des Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX), einem von mehreren Forschungsprojekten weltweit, die versuchen, die Eigenschaften und Auswirkungen der Dunklen Energie zu messen.
Weitere Informationen
Niemeyer et al. 2026: Lyα Intensity Mapping in HETDEX: Galaxy-Lyα Intensity Cross-Power Spectrum, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae3a98
Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX):
Bilder
Ausschnitt aus der Karte, die durch Kartierung der Verteilung und Konzentration von angeregtem Wasserstoff (über die Lyman-Alpha-Strahlung) im Universum vor 10 Milliarden Jahren erstellt wurde. Die Sterne markieren die Stellen, an denen HETDEX Galaxien gefunden hat. Die eingefügte Abbildung simuliert die Struktur dieser Karte, nachdem sie vergrößert und die Daten von Hintergrundrauschen befreit wurden.
