CHIME misst uralten Wasserstoff allein – ein billigerer Weg zur Dunklen Energie

Kanadas CHIME-Radioteleskop hat erstmals gezeigt, dass es das schwache Radioglühen von Wasserstoff aus dem fernen Universum allein mit eigenen Beobachtungen nachweisen kann. Das belegen zwei Studien im Astrophysical Journal.

Das Signal stammt aus einer Zeit, in der das Universum etwa fünf Milliarden Jahre alt war – Licht, das rund acht bis neun Milliarden Jahre zu uns unterwegs war. Die als 21-cm-Intensitätskartierung bekannte Technik misst die kombinierte Emission von neutralem Wasserstoff, statt einzelne Galaxien zu suchen. Stärke und Form des Signals wirken wie ein Fingerabdruck der damaligen Materieverteilung. Das Team schätzt, dass damals rund zwei Prozent des Wasserstoffs in neutraler atomarer Form vorlagen – weitgehend im Einklang mit anderen Messungen.

Das Ergebnis ist bedeutsam, weil die Wasserstoffkartierung lange als vielversprechend, aber unbewiesen galt. Bislang mussten CHIME-Forscher ihre Radiodaten mit Galaxiendurchmusterungen anderer Teleskope abgleichen – Surveys, die Millionen mehr kosten und nur Regionen sehen, die dicht und heiß genug für Sternentstehung sind. CHIMEs Ansatz erfasst weit größere Volumina und reicht weiter zurück in der Zeit.

Die Extraktion des Signals war mühsam. Es musste von Radiostörungen aus dem Himmel, von menschlicher Technik und vom Teleskop selbst getrennt werden. Nach einem Kandidatensignal in 94 Nächten Beobachtung aus dem Jahr 2019 prüfte das Team mehr als ein Jahr lang, bevor es das Ergebnis für echt hielt. Es ist erst die zweite Messung dieser Art überhaupt – und die erste der Wasserstoffverteilung, als das Universum jünger als die Hälfte seines heutigen Alters war.

Der Nutzen könnte groß sein. Dunkle Energie – das unbekannte Phänomen, das die Expansion des Universums offenbar beschleunigt – bleibt eines der größten ungelösten Probleme der Physik, zu dem konkurrierende Erklärungen existieren. Daten, die ein einzelnes Instrument unabhängig liefert, erlauben es, diese Ideen ohne Abhängigkeit von anderen Surveys zu prüfen. CHIME hat noch fast sieben Jahre Beobachtungen auszuwerten; das Team will die Technik bis in eine Epoche zurückschieben, in der das Universum nur drei Milliarden Jahre alt war.