Letzte Aktualisierung: 23. Dezember 2023

Dunkles Zeitalter des Universums

Bildbeschreibung:S. G. Djorgovski et al., Caltech..

Das dunkle Zeitalter liegt zwischen der Emission des kosmischen Mikrowellenhintergrunds und den ersten Sternen

In der Kosmologie bezeichnet das dunkle Zeitalter des Universums eine relativ unbekannte Periode unseres Kosmos. Der Begriff „dunkles Zeitalter“ bezeichnet die Epoche in der Geschichte des Universums, die zwischen der Emission des kosmischen Mikrowellenhintergrunds und der Entzündung der ersten Sterngeneration liegt.

Während dieser Zeit erzeugt kein astrophysikalischer Prozess elektromagnetische Strahlung. Daher gibt es zu diesen Zeiten keine Möglichkeit, den Zustand des Universums mithilfe von Licht zu untersuchen.
Diese Phase erstreckt sich von etwa 370.000 bis 150 Millionen Jahren nach dem Urknall.

Die wichtigsten Ereignisse, die diesen Zeitraum prägten

In der Frühzeit des Universums herrschte eine extrem hohe Temperatur, die die Bildung stabiler Atome verhinderte. Subatomare Teilchen wurden ionisiert, was bedeutet, dass ihren Atomen Elektronen entzogen wurden.
Etwa 370.000 Jahre nach dem Urknall sank die Temperatur so weit, dass eine Rekombination möglich war.
Die Hauptakteure bei der Rekombination sind Protonen (Wasserstoffkerne) und Elektronen. Vor der Rekombination hielt die starke thermische Energie diese Partikel getrennt. Sobald das Universum ausreichend abgekühlt war, konnten sich Elektronen mit Protonen zu neutralen Wasserstoffatomen verbinden.

Durch die Rekombination wurden Photonen freigesetzt, die den kosmischen Mikrowellenhintergrund bildeten, elektromagnetische Strahlung, die das Universum erfüllt.
Es ist diese Strahlung, die wir heute noch in Form von Mikrowellen wahrnehmen.
Während des Mittelalters dehnte sich das Universum weiter aus und verringerte die Dichte der Materie. Das Universum bestand hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium, wobei Dichteschwankungen letztendlich zur Bildung der ersten kosmischen Strukturen führten.
Dieser Zeitraum ist von besonderer Bedeutung, da er den Übergang von einer anfänglichen homogenen Phase zum Beginn der komplexen Struktur markiert, die wir im modernen Universum beobachten.

Unter dem Einfluss der Schwerkraft ist die im Universum vorhandene Materie dichter und agglomerierter geworden. Aus diesen verdichteten Regionen entstehen die ersten Sterne.
Das Ende des dunklen Zeitalters wird durch die Reionisierung markiert. Die ersten Sterne emittieren intensive ultraviolette Strahlung sowie andere ionisierende Strahlung. Diese Strahlungen haben die Fähigkeit, die Bindungen zwischen den Elektronen und Protonen neutraler Wasserstoffatome zu „brechen“ und so den Wasserstoff zu ionisieren.
Es ist der Beginn einer anderen Ära, der Ära der Reionisierung, in der die diffuse Materie des Universums, die hauptsächlich aus neutralem Wasserstoff besteht, erneut ionisiert wird.