Im Ultraviolett wird der Himmel nie schwarz

Das Universum wird von einem universellen Licht durchzogen. Keine Angst, es wird hier nicht esoterisch, und ich spreche auch nicht vom kosmischen Mikrowellen-Hintergrund. Es geht um einen ganz anderen Teil des Spektrums, auf der anderen Seite, den ultravioletten Bereich. Der sogenannte Lyman-alpha-Ultraviolett-Hintergrund wurde erstmals in den 1960er-Jahren entdeckt; seine Existenz hat sich 1971 bestätigt. Er entsteht, wenn Lichtteilchen mit einer bestimmten Frequenz (einer Anregungsfrequenz von Wasserstoff) von neutralen Wasserstoffatomen gestreut werden. Solche Photonen gehen im Sonnensystem in großer Zahl von der Sonne aus. Die Lichtteilchen sind für das Auge unsichtbar, weil sie ultraviolett sind. Sie sind aber trotzdem recht praktisch, weil man mit entsprechenden Instrumenten dadurch z.B. Krater auf dem Mond ablichten kann, in die nie gewöhnliches Sonnenlicht fällt.

“Der Lyman-Alpha-Hintergrund wurde in der Nähe der Erdumlaufbahn bereits eingehend untersucht und ist so hell, dass der Nachthimmel nie dunkler als die Dämmerung werden würde, wenn wir ihn sehen könnten”, erklärt Dr. Randy Gladstone, Hauptautor einer Studie, die sich die Lyman-Alpha-Verteilung in der Milchstraße mit Hilfe der New-Horizons-Sonde am Rande des Sonnensystems angeschaut hat. “Er ist durch das solare Lyman-Alpha so hell, dass wir nicht sicher waren, wie viel die Milchstraße zu seiner Gesamthelligkeit beiträgt. Es ist, als würde man in einer nebligen Nacht neben einer Straßenlaterne stehen. Der Nebel streut das Licht der Lampe und macht es schwer, etwas anderes zu sehen.”

Im äußeren Sonnensystem jedoch, wo die Raumsonde New Horizons unterwegs ist, ist die gestreute Sonnenlichtkomponente des Lyman-alpha-Signals weit weniger hell und die schwächeren Komponenten aus den nahe gelegenen Regionen der Milchstraße lassen sich leichter unterscheiden. “Der galaktische Lyman-alpha-Hintergrund stammt aus heißen Regionen um massereiche Sterne, die die gesamte Materie in ihrer Nähe ionisieren, vor allem Wasserstoff, das häufigste Element im Universum”, erklärt Gladstone. “Wenn sich die Elektronen und Protonen schließlich wieder zusammenfinden oder rekombinieren, senden sie fast immer Lyman-alpha-Photonen aus.” Die Wasserstoffatome zwischen den Sternen streuen diese Photonen in ein annähernd gleichmäßiges Leuchten im gesamten Weltraum.

Mit dem Alice-UV-Imaging-Spektrographen an Bord von New Horizons konnte Gladstone dank der außergewöhnlichen Position von New Horizons nun zum ersten Mal die Helligkeit der galaktischen Komponente des Lyman-Alpha-Hintergrunds genau messen. “New Horizons entfernt sich nun schon seit mehr als 15 Jahren von der Sonne”, erklärt Gladstone. “Je weiter sie sich von der Sonne entfernt, desto weniger wird sie von der solaren Komponente des Lyman-alpha-Hintergrunds geblendet.” Das Ergebnis: Der Lyman-alpha-Hintergrund in der Milchstraße ist etwa zwanzig Mal weniger hell als der Lyman-alpha-Hintergrund in Erdnähe.

“Das liegt in der Größenordnung dessen, was Astronomen seit Jahrzehnten geschätzt haben”, sagte Gladstone. “Jetzt haben wir aber eine viel präzisere Zahl.”

Diese Falschfarbenkarte zeigt mehrere Scans des Lyman-Alpha-Hintergrunds am Himmel, die mit dem Alice-Ultraviolett-Spektrographen auf der Raumsonde New Horizons aufgenommen wurden, als sie sich 45 AE von der Sonne entfernt hatte. Die Daten stimmen gut mit einem zugrunde liegenden Modell der solaren Komponente des Lyman-alpha-Hintergrunds überein, zu dem eine konstante Helligkeit der Milchstraße hinzugefügt wurde. Der Hintergrund ist in beiden Richtungen in der Nähe unserer Sonne, die hier durch einen orangefarbenen Punkt markiert ist, heller. (Bild: SwRI)

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.