Sie haben wahrscheinlich vom kosmischen Mikrowellenhintergrund gehört, aber er hört hier nicht auf. Der noch nicht nachweisbare kosmische Neutrino-Hintergrund wartet darauf, uns einen Blick in die ersten Sekunden nach dem Urknall zu gewähren. Mit Blick auf die Zukunft gibt es weitere Hintergründe im gesamten elektromagnetischen Spektrum, die alle zum sogenannten extragalaktischen Hintergrundlicht (EBL) beitragen.
Die EBL ist das integrierte gesamte Licht, das jemals von allen Galaxien über die gesamte Zeit abgestrahlt wurde. Zumindest die ganze Zeit seit der Entstehung von Sternen und Galaxien - nach dem dunklen Zeitalter, das auf die Freisetzung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds folgte.
Der kosmische Mikrowellenhintergrund wurde etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall veröffentlicht. Das dunkle Zeitalter könnte dann weitere 750 Millionen Jahre andauern, bis sich die ersten Sterne und die ersten Galaxien bildeten.
In der heutigen Zeit macht der kosmische Mikrowellenhintergrund schätzungsweise etwa sechzig Prozent der Photonendichte aller Hintergrundstrahlung im sichtbaren Universum aus - die restlichen vierzig Prozent repräsentieren die EBL, dh die Strahlung aller Sterne und Galaxien das sind seitdem erschienen.
Dies gibt einen Hinweis auf den enormen Lichtstoß, den der kosmische Mikrowellenhintergrund darstellte, obwohl er seitdem in den folgenden 13,7 Milliarden Jahren fast unsichtbar geworden ist. Die EBL wird von optischen und infraroten Hintergründen dominiert, wobei ersteres Sternenlicht und letzteres Staub ist, der durch das Sternenlicht erhitzt wird, das Infrarotstrahlung emittiert.
So wie der kosmische Mikrowellenhintergrund etwas über die Entwicklung des früheren Universums aussagen kann, kann der kosmische Infrarothintergrund etwas über die nachfolgende Entwicklung des Universums aussagen - insbesondere über die Bildung der ersten Galaxien.
Die Evolutionssonde Photodetector Array Camera and Spectrometer (PACS) ist ein Projekt mit garantierter Zeit für das Herschel Space Observatory. Garantiert bedeutet, dass diesem Projekt unabhängig von anderen Prioritäten immer eine gewisse Teleskopzeit gewidmet ist. Das PACS Evolutionary Probe-Projekt oder einfach PEP zielt darauf ab, den kosmischen Infrarot-Hintergrund in den relativ staubfreien Regionen des Himmels zu untersuchen, darunter: das Lockman-Loch; die Felder der Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS); und das Feld Cosmic Evolution Survey (COSMOS).
Das Herschel PEP-Projekt sammelt Daten, um die Restrahmenstrahlung von Galaxien bis zu einer Rotverschiebung von etwa z = 3 zu bestimmen, wobei Sie Galaxien beobachten, als das Universum etwa 3 Milliarden Jahre alt war. Rest-Frame-Strahlung bedeutet, eine Schätzung der Art der von diesen frühen Galaxien emittierten Strahlung vorzunehmen, bevor ihre Strahlung durch die dazwischenliegende Expansion des Universums rot verschoben wurde.
Die Daten zeigen, dass Infrarot etwa die Hälfte des gesamten extragalaktischen Hintergrundlichts ausmacht. Wenn Sie jedoch nur die aktuelle Ära des lokalen Universums betrachten, trägt Infrarot nur ein Drittel bei. Dies deutet darauf hin, dass in der fernen Vergangenheit mehr Infrarotstrahlung erzeugt wurde als in der Gegenwart.
Dies kann daran liegen, dass frühere Galaxien mehr Staub hatten - während moderne Galaxien weniger haben. Beispielsweise haben elliptische Galaxien fast keinen Staub und strahlen fast kein Infrarot aus. Leuchtende Infrarotgalaxien (LIRGs) strahlen jedoch stark im Infrarot und weniger im optischen Bereich, vermutlich weil sie einen hohen Staubgehalt aufweisen.
LIRGs der Neuzeit können aus galaktischen Fusionen resultieren, die einer Galaxie eine neue Versorgung mit ungebundenem Staub liefern und die Bildung neuer Sterne stimulieren. Dennoch können diese ungefähr analog zu dem sein, wie Galaxien im frühen Universum aussahen.
Staubfreie, elliptische Galaxien sind wahrscheinlich der evolutionäre Endpunkt einer galaktischen Fusion, aber da kein neues Material zur Versorgung dieser Galaxien vorhanden ist, enthalten sie nur alternde Sterne.
Es scheint also, dass eine wachsende Anzahl von elliptischen Galaxien in Ihrem Hinterhof ein Zeichen dafür ist, dass Sie in einem Universum leben, das seine frische, infrarote Jugendröte verliert.
Weiterführende Literatur: Berta et al. Mit Herschel / PEP Stein für Stein den kosmischen Infrarot-Hintergrund bauen
