Die kosmische Hintergrundstrahlung — Astronomie, 11–13 Jahre
Ein schwaches Mikrowellenleuchten kommt aus allen Richtungen des Alls. Es ist uraltes Licht, das frei wurde, als das junge Universum durchsichtig wurde, und zeigt den Astronomen eine Momentaufnahme seines frühen Zustands.
Ein Nachglühen des jungen Universums
Die kosmische Hintergrundstrahlung ist ein sehr schwaches Leuchten am ganzen Himmel. Ursprünglich war sie Licht aus dem frühen Universum, als die Materie ein heisser, leuchtender Nebel war. Etwa 380 000 Jahre nach Beginn der Ausdehnung kühlte der Nebel genug ab, damit Atome entstehen und Licht frei reisen konnte. Durch die Ausdehnung des Raums wurde dieses Licht zu Mikrowellen gedehnt.
Warum Astronomen sie suchen
Eine Erklärung für das frühe Universum braucht Belege und nicht nur eine kluge Idee. Wenn das Universum heiss und dicht begann und sich dann ausdehnte, sollte altes Licht den Raum noch erfüllen, abgekühlt und durch die Ausdehnung gedehnt. 1965 entdeckten Arno Penzias und Robert Wilson ein Mikrowellenrauschen aus allen Richtungen. Es war das vorhergesagte Nachglühen und kein Fehler ihres Geräts.
Von 3000 K auf 2,7 K
Verwenden wir die absolute Temperatur in Kelvin. Erstens hatte das leuchtende frühe Universum etwa 3000 K, als dieses Licht frei wurde. Heute misst man die Hintergrundstrahlung mit etwa 2,7 K. Teile 3000 durch 2,7: Die Lichtquelle war ungefähr 1100-mal heisser. Die Ausdehnung löschte das Licht nicht aus, sondern dehnte seine Wellen, bis Detektoren es als Mikrowellen empfangen.
Der verständliche Irrtum
Man kann sich die Hintergrundstrahlung leicht als leuchtende Schale mit einer festen Grenze um das Universum vorstellen. Der Name und das Bild des ganzen Himmels können diesen Eindruck erwecken. Tatsächlich kommt das Licht aus allen Richtungen und wurde frei, als das Universum durchsichtig wurde; an seinem Rand gibt es keine besondere Wand. Wir sehen verschiedene Teile dieses alten Lichts, weil es unterschiedlich lange Wege zu uns zurücklegte.
Was seine winzigen Muster verraten
Raumsonden kartieren winzige Temperaturunterschiede in der Hintergrundstrahlung, viel kleiner als ein Teil von tausend. Diese Muster sind keine Bilder von Sternen, sondern etwas dichtere und dünnere Stellen im jungen Universum. Später liess die Schwerkraft die dichteren Stellen zu Galaxien und Galaxienhaufen wachsen. Der Vergleich der Karte mit Modellen hilft, Alter, Inhalt und frühe Struktur des Universums zu schätzen.
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