Die kosmische Hintergrundstrahlung — Astronomie, 14–17 Jahre
Das Universum ist von einem sehr schwachen Leuchten erfüllt, das aus seiner heißen frühen Zeit stammt. Sein Muster zeigt Astronomen ein Bild des jungen Universums und prüft Vorstellungen darüber, wie kosmische Strukturen entstanden.
Ein schwaches altes Leuchten
Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, kurz CMB, ist Licht, das frei wurde, als das junge Universum durchsichtig wurde, etwa 380 000 Jahre nach seinem Anfang. Die Ausdehnung des Raums hat dieses Licht gedehnt und abgekühlt; heute messen wir es vor allem als Mikrowellen aus fast allen Richtungen. Es ist eine Momentaufnahme des jungen Universums, kein Bild eines einzelnen Objekts.
Warum nach einem alten Leuchten suchen?
Astronomen brauchten Belege für die Zeit, bevor es Sterne und Galaxien gab, statt sich nur auf Modelle zu stützen. 1965 fanden Arno Penzias und Robert Wilson ein unerwartetes Mikrowellensignal, das aus allen Richtungen kam. Es passte zum vorhergesagten Nachglühen und machte eine zuvor abstrakte Geschichte über das frühe Universum messbar.
Eine Temperaturkarte lesen
Nehmen wir an, eine CMB-Karte zeigt eine Stelle mit 2,7251 K und eine andere mit 2,7249 K. Zuerst rechnet man: 2,7251 − 2,7249 = 0,0002 K, also 0,2 Millikelvin. Dieser winzige Unterschied ist kein dramatischer heißer Fleck, sondern ein kleiner Dichteunterschied am Anfang. Später ließ die Schwerkraft die etwas dichteren Regionen zu Galaxien und Galaxienhaufen wachsen.
Es ist kein Foto des Urknalls
Ein häufiger Irrtum ist, die CMB als Blitz zu sehen, der genau im Augenblick des Urknalls fotografiert wurde. Das ist verständlich, weil man sie oft als Nachglühen bezeichnet. Tatsächlich stammt sie aus einer viel späteren Zeit, als Atome entstanden und Licht frei reisen konnte. Außerdem hat sie keine für unsere Augen sichtbare Farbe: Geräte messen Mikrowellen.
Ein Test kosmischer Modelle
Weltraummissionen wie Planck haben winzige Temperaturunterschiede am ganzen Himmel gemessen. Forschende vergleichen diese Muster mit Vorhersagen, um Größen wie das Alter des Universums und die Menge gewöhnlicher Materie zu schätzen. Das ist kein direktes Foto von allem, was geschah, sondern eine starke Messung, mit der man Modelle prüfen und ausschließen kann.
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