Licht aus dem Ur-Plasma - scinexx.de
Anzeige
Anzeige

Licht aus dem Ur-Plasma

Wie die Hintergrundstrahlung entstand

Heute – mehr als 50 Jahre nach ihrer Entdeckung – ist klar: Die kosmische Hintergrundstrahlung ist tatsächlich ein physikalisches Fossil – eine Art Kinderportrait des Universums. Denn diese Strahlung entstand nur rund 380.000 Jahre nach dem Urknall.

Durch das Ur-Plasma – vor der Entstehung der ersten Atome – war das Universum hell, aber trüb. Hier eine Simulation eines 10 Grad großen AUsschnitts aus diesem Plasma. © NASA / WMAP Science Team

Zu dieser Zeit kühlte sich das heiße Plasmagemisch der ersten Zeit allmählich bis auf rund 3.000 Grad Celsius ab und erlebte einen entscheidenden Wandel: Die zuvor frei umherfliegenden Atomkerne fingen freie Elektronen ein und bildeten erstmals Atome.

Aus trüb wird transparent

Die Geburt der Atome hatte auch für die Strahlung im Ur-Universum Konsequenzen: Bis dahin wurden die Photonen ständig an den frei umherrasenden Elektronen gestreut. Dadurch erschien der gesamte Kosmos trüb. Nach dem Einfangen der Elektronen jedoch konnte sich die elektromagnetische Strahlung nahezu ungehindert im Raum bewegen.

Die Folge: Das Universum wurde erstmals transparent – und setzte das erste Licht frei. Noch ging dieses Licht nicht von Sternen oder anderen punktuellen Quellen aus – diese entstanden erst Millionen Jahre später. Dafür aber haben sich die Überreste dieser Ur-Strahlung bis heute erhalten – in der kosmischen Hintergrundstrahlung. Diese Strahlung hat allerdings nicht mehr die gleiche kurze Wellenlänge wie einst, sondern ist in den Mikrowellenbereich verschoben.

Dies ist bisher genaueste Karte der kosmischen Hintergrundstrahlung, erstellt auf Basis von Daten des Planck-Satelliten. © ESA / Planck Collaboration

400 Photonen pro Kubikzentimeter

Immerhin noch rund 400 Photonen der kosmischen Ur-Strahlung gibt es noch heute in jedem Kubikzentimeter des Weltraums. Vor dem Beginn des digitalen Fernsehzeitalters konnte jeder sogar ein kleines Bisschen dieser kosmischen Urstrahlung ganz bequem vom Sofa aus sehen: auf dem Fernseher. Denn das typische Bildrauschen nach Sendeschluss oder auf unbelegten Kanälen bestand zu immerhin rund einem Prozent aus den Signalen der kosmischen Hintergrundstrahlung.

Anzeige

Die kosmische Hintergrundstrahlung ist wie eine Art kosmische Tapete nahezu gleichmäßig im Universum verteilt und lässt sich überall und in allen Richtungen nachweisen. Allerdings: Ganz exakt ist diese Gleichförmigkeit nicht, wie bereits Anfang der 1990er Jahre der COBE-Satellit der NASA nachwies. Betrachtet man einzelne Ausschnitte der Mikrowellen-„Tapete“ genauer, dann zeigen sich winzige Unterschiede, sogenannte Anisotropien: Einige Bereiche sind wenige hunderttausendstel Grad kühler, andere wärmer.

Diese Karte der kosmischen Hintergrundstrahlung zeigt einige der rätselhaften Anomalien © ESA / Planck Collaboration

„Tapete“ mit bunten Flecken

Doch auch das bunte Fleckenmuster ist nicht ganz gleichmäßig und symmetrisch, wie Messungen des Planck-Satelliten der ESA im Jahr 2013 enthüllten: In der südlichen Himmelshemisphäre scheint der Mikrowellen-Hintergrund im Mittel etwas wärmer zu sein als in Norden.

Außerdem gibt es dort einen rätselhaften kalten Fleck in der Hintergrundstrahlung – eine riesige Zone ungewöhnlich kühler Temperaturen. „Die Erklärungen dafür reichen von einem statistischen Fehler bis hin zu bisher unentdeckter Physik“, erklärt Istvan Szapudi von der University of Hawaii in Manoa.

  1. zurück
  2. |
  3. 1
  4. |
  5. 2
  6. |
  7. 3
  8. |
  9. 4
  10. |
  11. 5
  12. |
  13. 6
  14. |
  15. 7
  16. |
  17. weiter

Nadja Podbregar
Stand: 21.04.2017

Anzeige

In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Das erste Licht
Was die kosmische Hintergrundstrahlung verrät

Seltsames Rauschen
Die Entdeckung der Hintergrundstrahlung

Echo des Urknalls?
Die Erklärung für das Rauschen

Licht aus dem Ur-Plasma
Wie die Hintergrundstrahlung entstand

Kosmische Symphonie
Was die Struktur der Hintergrundstrahlung verrät

Störeffekte mit Zusatznutzen
Warum das vermeintliche Inflations-Signal keines war

Trouble mit Hubble
Rätselhafte Diskrepanzen bei der kosmischen Expansion

Diaschauen zum Thema

News zum Thema

Ist das Universum eine Holografie?
Exotisches Kosmologie-Modell ist mit Messdaten des Planck-Satelliten vereinbar

Dunkle Materie: Gleichmäßiger verteilt als gedacht?
Kartierung steht im Widerspruch zu Messungen auf Basis der kosmischen Hintergrundstrahlung

Baby-Universum zum Selbermachen
Astronomen stellen Globus der kosmischen Hintergrundstrahlung für 3D-Druck ins Internet

Rätsel um Kalten Fleck gelöst?
Eine neu entdeckte leere Zone im All könnte kalte Stelle im kosmischen Hintergrund erklären

Verräterische Muster im kosmischen Hintergrund
Identifizierte Polarisationsmuster könnten helfen, das Signal der kosmischen Inflation zu finden

Dossiers zum Thema

Dunkle Energie - Auf der Suche nach der geheimnisvollen Triebkraft des Universums

Anzeige
Anzeige