Wie kommt es, dass wir CMB-Strahlung erkennen können, aber nicht die ersten Sterne und Galaxien, obwohl CMB aus der Zeit vor der Geburt der ersten Sterne stammt?

Die kurze Antwort ist, dass es viel, viel mehr CMB-Photonen gibt als von den ersten Sternen. Als das CMB emittiert wurde, war das gesamte Universum wie die äußere Atmosphäre eines Roten Zwergsterns mit einer Temperatur von etwa 3000 K. Das CMB dominiert immer noch vollständig die elektromagnetische Strahlung im Universum.

Stellen Sie sich also vor, der gesamte Nachthimmel strahlt mit der gleichen Intensität wie ein kühler Stern (aber glücklicherweise in sehr kalte Mikrowellen rotverschoben). Im Vergleich dazu ist der Teil des Himmels, der von den ersten Sternen bedeckt ist, der sogenannte Pop. III Sterne, ist verschwindend klein, und noch schlimmer, sie sind nur ein sehr kleiner Bruchteil der Photonen, die wir in diesem Wellenlängenbereich sehen, so dass es schwierig ist, sie zu finden und zu identifizieren.

EDIT: Außerdem sollten wir im Originalpost eventuell etwas klarstellen: Wir haben noch keinen der ersten Sterne beobachtet (wie andere schon erwähnt haben, es gibt Kandidaten, aber noch keine wirklich überzeugenden Nachweise). Das bedeutet nicht , dass sie nicht beobachtbar sind – das würde bedeuten, dass sie theoretisch unmöglich zu beobachten wären. Wir haben keinen Grund zu der Annahme, dass es nicht möglich ist, sie zu beobachten – wir haben nur noch nicht herausgefunden, wie, obwohl wir wahrscheinlich ziemlich nah dran sind.

Die Schlüsselidee des CMB ist, dass es in unserem gesamten Universum konstant ist. Im Wesentlichen, weil der Urknall überall passiert ist und der CMB daher von jedem Punkt im Universum aus zu sehen ist.

Wir erkennen die CMB heute in Teilen des Universums, die ~13,8 Milliarden Lichtjahre von ihrem Standort zum Zeitpunkt der Rekombination entfernt waren (dem Moment, in dem sichtbares, freies Licht entstand). Das CMB ist also eigentlich Infrarot-Schwarzkörperstrahlung, die emittiert wurde, als das Universum bei etwa 3000 K lag. Aufgrund der Rotverschiebung durch die universelle Expansion wird diese Strahlung jetzt als Mikrowellenstrahlung beobachtet.

Vergleicht man diese Mikrowellenstrahlung, die in alle Richtungen konstant ist, mit dem Sehen der frühesten Sterne und Galaxien – von denen angenommen wird, dass sie noch existieren –, ist das Licht von ihnen schwer einzufangen. Aber es gibt Papiere, die darauf hindeuten, dass wir zumindest einige Sterne und Galaxien aus dem sehr frühen Universum gefunden haben. Ich lasse dieses Papier als Beispiel. https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0703414v1.pdf