Das Universum ist von einem gigantischen Netzwerk durchzogen – einem Netz aus Galaxienhaufen und Leerräumen. Astronomen untersuchen diese großräumigen Strukturen, unter anderem um nachzuvollziehen, wie schnell sich das Universum im Laufe seiner Entwicklung ausdehnte. Seltsamerweise scheint das Universum mit der Zeit immer schneller zu expandieren – Forscher machen dafür die so genannte "Dunkle Energie" verantwortlich.

Bisher wurden mit großem Aufwand Himmelskarten mit einzelnen Galaxien erstellt. Bei der Himmelsdurchmusterung "Sloan Digital Sky Survey" katalogisierten Astronomen rund eine Million weit entfernter Galaxien, die ihr Licht vor bis zu elf Milliarden Jahren aussandten. Beim "DEEP2 Redshift Survey" bildeten Astronomen 50 000 weit entfernte Galaxien im sichtbaren Licht ab.

Ein Team um Tzu-Ching Chang von der Academia Sinica in Taiwan testete eine neue Methode, die so genannte "Intensitätskartografie" (intensity mapping). Sie wählten dafür eine Raumregion, die bei der Himmelsdurchmusterung DEEP2 bereits im sichtbaren Licht untersucht wurde. Die Galaxien in dem gewählten Raumvolumen sandten ihr Licht bereits vor fünf bis acht Milliarden Jahren aus. Die Astronomen versuchten allerdings erst gar nicht, einzelne Galaxien zu unterscheiden; stattdessen untersuchten sie lediglich die grobe Verteilung von neutralem Wasserstoff in der Raumregion.

Da Wasserstoff das häufigste Element im Universum ist, entspricht seine Verteilung ungefähr derjenigen der sichtbaren Materie. Wasserstoff sendet charakteristische Radiostrahlung mit einer Wellenlänge von 21 Zentimetern aus. Diese 21-Zentimeter-Strahlung registrierten die Forscher mit Hilfe des Green-Bank-Telescope in West Virginia. Dabei erreichten die Astronomen eine Volumen-Auflösung von 1300 Kubiklichtjahren. Das ist zu grob, um direkt nach großräumigen Strukturen zu suchen, doch der Test bestätigt, dass die Methode funktioniert und sich noch verbesserm lässt.

Außerdem verglichen die Forscher die Messungen mit den vorhandenen Daten; die Ergebnisse bestätigten frühere Messungen bei anderen Wellenlängen und lassen interessante Schlussfolgerungen zu: Die mittlere Dichte von Wasserstoff ändert sich offenbar innerhalb des riesigen Raumvolumens kaum. Also war die Wasserstoffdichte vor Milliarden von Jahren kaum höher oder niedriger als später. Das widerspricht aber bisherigen Vorstellungen zur Sternentstehung. Viele Beobachtungen sprechen dafür, dass vor einigen Milliarden Jahren viel mehr Sterne entstanden als heute – also müsste damals die Wasserstoffdichte höher gewesen sein.

Manuela Kuhar