Jagd auf Signale aus dem Dunklen Zeitalter des Universums

Astronomie

Jagd auf Signale aus dem Dunklen Zeitalter des Universums

Ein kleiner Satellit soll im Funkschatten des Mondes nach Spuren aus einer Zeit suchen, in der noch keine Sterne leuchteten

David Rennert

Ein kleiner Satellit soll dorthin fliegen, wo es ungewöhnlich still ist: hinter den Mond. Von dort aus wollen Forschende nach einem extrem schwachen Radiosignal fahnden, das seit mehr als 13,5 Milliarden Jahren durch das All reist. Es stammt aus einer Epoche, die bislang noch nie direkt beobachtet wurde – dem sogenannten Dunklen Zeitalter des Universums, als noch keine Sterne existierten.

Der geplante Satellit namens Cosmocube ist kaum größer als ein kleiner Koffer. Entwickelt wird die Mission von einem internationalen Team unter Leitung der Universität Cambridge. Ihre Idee: Der Mond soll als gigantischer natürlicher Schutzschild dienen, um die störenden Radiosignale von der Erde zu blockieren. Rund 40 Minuten pro etwa zweistündigem Umlauf könnte der Satellit so nahezu ungestört ins frühe Universum lauschen. Während einer geplanten zweijährigen Mission sollen rund tausend Stunden Beobachtungsdaten gesammelt werden.

Vor der Dämmerung

Rund 400.000 Jahre nach dem Urknall begann das Dunkle Zeitalter. Dann war das Universum so weit abgekühlt, dass sich Elektronen und Atomkerne zu neutralen Atomen verbinden konnten. Das All wurde nun durchsichtig, sodass sich Strahlung frei ausbreiten konnte – aus dieser Zeit stammt die heute noch messbare kosmische Hintergrundstrahlung.

Sterne und Galaxien existierten zu dieser Zeit noch nicht. Das Universum bestand damals zu großen Teilen aus diffusem, neutralem Wasserstoff. Erst rund 100 bis 300 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden die ersten Sterne und leiteten die "kosmische Morgendämmerung" ein.

Gerade diese Übergangszeit ist für die Forschung besonders interessant, weil sich damals aus einem vergleichsweise gleichförmigen jungen Universum allmählich die ersten kosmischen Strukturen entwickelten.

Hinweise auf Dunkle Materie

Das von der britischen Raumfahrtbehörde (UKSA) unterstützte Satellitenprojekt soll diese dunkle Vergangenheit mithilfe von Signalen neutralen Wasserstoffs untersuchen. Im Mittelpunkt steht die sogenannte 21-Zentimeter-Linie, ein charakteristisches Radiosignal von Wasserstoffatomen. Durch die Expansion des Universums ist diese Strahlung heute zu deutlich niedrigeren Frequenzen verschoben.

Damit trägt es Informationen über die Bedingungen im jungen Universum. Cosmocube soll messen, wie der neutrale Wasserstoff die kosmische Hintergrundstrahlung abschwächt. Wie stark dieser Effekt ist, verrät unter anderem etwas über die Dichte gewöhnlicher und Dunkler Materie sowie darüber, wie schnell sich das Universum damals ausdehnte.

"Dieses Wasserstoffsignal aus der Zeit nach dem Urknall, aber vor den ersten Sternen, wird uns hoffentlich helfen, die Rolle der Dunklen Materie im frühen Universum zu verstehen", sagt Eloy de Lera Acedo von der Universität Cambridge. "Es könnte zeigen, wie die Dunkle Materie dazu beitrug, Wasserstoff zu den ersten Sternen und Galaxien zusammenzuziehen."

Von der Erde aus ist das Signal kaum zu beobachten. Die Ionosphäre stört Radiowellen bei den benötigten niedrigen Frequenzen und macht Messungen teilweise unmöglich. Hinzu kommen menschengemachte Funksignale von Radio, Flugverkehr, Telekommunikation und Satelliten. Und selbst ohne diese Störungen bleibt ein Problem: Die Radiostrahlung unserer eigenen Galaxie ist viel stärker als das gesuchte Signal aus dem frühen Universum.

Günstiger Posten

Auf der erdabgewandten Seite des Mondes sieht das deutlich besser aus. "Es gibt keinen anderen Ort, an dem man die nötige Abschirmung bekommt, um ein derart schwaches Signal zu entdecken und gleichzeitig den gesamten Himmel betrachten zu können", sagt de Lera Acedo. "Die Rückseite des Mondes ist wirklich die einzige Option: Sie löst mehrere Probleme auf einmal und öffnet ein klares Fenster zum sehr frühen Universum."

Cosmocube soll das schwache Signal mit einer ausklappbaren Radioantenne auffangen. Um es von Störungen zu unterscheiden, kalibriert sich das Instrument laufend selbst. Auf der Erde sollen anschließend vor allem die viel stärkeren Radiosignale der Milchstraße aus den Daten herausgerechnet werden.

Die Mission könnte so nicht nur einen bislang unbeobachteten Abschnitt der kosmischen Geschichte erschließen. Das Signal könnte auch neue Hinweise auf die Dichte der gewöhnlichen Materie, die Expansionsrate des Universums und die Natur der Dunklen Materie liefern. Unter anderem wollen die Forschenden herausfinden, ob Wechselwirkungen zwischen Dunkler und gewöhnlicher Materie Spuren darin hinterlassen haben.

Störung am Mond

Noch befinden sich die Instrumente des Satelliten in Entwicklung und werden getestet. Das Forschungsteam hofft auf einen Start innerhalb der kommenden fünf Jahre. Der kompakte Kleinsatellit soll zeigen, dass für einen Blick in die tiefste Vergangenheit des Kosmos nicht zwingend eine riesige Raumsonde nötig ist.

Ausgerechnet das wachsende Interesse am Mond könnte dieses Beobachtungsfenster jedoch wieder verkleinern. Weitere Satelliten und Mondmissionen könnten künftig zusätzliche künstliche Radiosignale erzeugen. Noch bietet der Funkschatten des Mondes aber besonders gute Bedingungen für die Radioastronomie. Cosmocube soll sie nutzen, um einen bislang kaum erforschten Abschnitt der frühen Geschichte des Universums zu untersuchen. (David Rennert, 15.8.2026)

Forum: 17 Postings

Ihre Meinung zählt.

Die Kommentare im Forum geben nicht notwendigerweise die Meinung der Redaktion wieder. Die Redaktion behält sich vor, Kommentare, welche straf- oder zivilrechtliche Normen verletzen, den guten Sitten widersprechen oder sonst dem Ansehen des Mediums zuwiderlaufen (siehe ausführliche Forenregeln), zu entfernen. Benutzer:innen können diesfalls keine Ansprüche stellen. Weiters behält sich die STANDARD Verlagsgesellschaft m.b.H. vor, Schadenersatzansprüche geltend zu machen und strafrechtlich relevante Tatbestände zur Anzeige zu bringen.