Die Milchstraße am Nachthimmel über Südafrika. Unter ihr befindet sich ein ganz besonderes Radioteleskop: Das Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA) ist eines der empfindlichsten Radioteleskope der Welt. Es wird verwendet, um die frühen Tage des Universums zu erforschen. Die Anlage befindet sich in einer funkstillen Region mitten in der Karoo-Wüste. Radios, Handys und sogar gasbetriebene Autos sind hier verboten, weil sie die Erkundung stören könnten.
350 Funkschüsseln stehen nebeneinander, nach oben gerichtet. Diese sollen Emissionen aus der Reionisierungsepoche des Universums erfassen. In den ersten 380.000 Jahren nach dem Urknall war das Universum ein heißes, ionisiertes Plasma. Dieses kühlte allmählich ab, sodass sich Protonen und Elektronen zu Atomen verbinden konnten. Als sich das Universum ausdehnte, produzierte Materie Galaxien und Sterne, die elektromagnetische Strahlung erzeugten. Infolgedessen begann die Materie erneut zu ionisieren. Elektrisch neutrale Atome verloren ein oder mehrere Elektronen und wurden zu positiv geladenen Ionen. Dieser Prozess markierte den Beginn der Ära der Reionisierung.
Um Radioemissionen aus dieser Zeit erfassen zu können, hat das HERA-Team die Empfindlichkeit des Radioteleskops nochmals verdoppelt. Die Suche der Wissenschaftler blieb noch erfolglos, aber sie konnten erste Erkenntnisse gewinnen. Die bisher gesammelten Daten bestätigen, dass die Zusammensetzung von Sternen und Galaxien im früheren Universum anders war: Sie enthielten im Gegensatz zu heute kaum schwerere Elemente, sondern bestanden fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium. „Insbesondere ihre Röntgeneigenschaften müssen verändert werden, sonst hätten wir die Strahlung bereits nachgewiesen“, erklärt Aaron Parsons, Principal Investigator bei HERA.
Allerdings kann das Radioteleskop erst wieder zwischen April und September genutzt werden, wenn die Milchstraße unter dem Horizont ist. Weil unsere Galaxie viel Radiostrahlung produziert, was die Erkennung der schwachen Emissionen der Ära der Reionisierung verhindert. Unterdessen arbeitet das HERA-Team weiter an der Verbesserung der Kalibrierung des Radioteleskops und der Datenanalyse. „Dies ist der Weg zu einer möglicherweise revolutionären Technik in der Kosmologie“, sagt Joshua Dillon, Hauptautor der Studie. „Als man die benötigte Sensibilität erreicht hatte, enthielten die Daten eine unglaubliche Menge an Informationen.“
