Beobachtungen widerlegen bisherige Erklärung für Anomalie der Hintergrundstrahlung Der Kalte Fleck bleibt mysteriös - scinexx | Das Wissensmagazin
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Der Kalte Fleck bleibt mysteriös

Beobachtungen widerlegen bisherige Erklärung für Anomalie der Hintergrundstrahlung

Der Kalte Fleck (Kreis) hebt sich in dieser farbverstärkten Karte deutlich von den sonstigen Fluktuationen in der kosmischen Hintergrundstrahlung ab. © ESA/ Planck Collaboration

Doch keine leere Stelle im All? Der mysteriöse Kalte Fleck in der kosmischen Hintergrundstrahlung bleibt weiter rätselhaft. Denn die bisher gängigste Erklärung – eine riesige leere Zone im All – wird durch neue Beobachtungen widerlegt. Als Alternativ-Hypothesen schlagen die Astronomen vor: Unregelmäßigkeiten bei der kosmischen Inflation oder sogar eine Kollision mit einem Paralleluniversum.

Die kosmische Hintergrundstrahlung verrät einiges über die Anfänge und die Struktur unseres Universums, denn sie ist ein Relikt aus der Zeit kurz nach dem Urknall. Gleichzeitig jedoch geben einige ihrer Merkmale Rätsel auf, darunter besonders der sogenannte Kalte Fleck -– eine fünf Winkelgrad große Zone mit ungewöhnlich niedriger Strahlungstemperatur. Zwar beträgt ihre Temperatur- Abweichung zur Umgebung nur 0,00015 Grad, dennoch ist diese Anomalie zu ausgedehnt und ausgeprägt, um bloß Zufall sein zu können.

Ist eine leere Zonen im All schuld?

Was aber steckt dahinter? Lange gab es auf diese Frage keine Antwort. Doch im Jahr 2015 schienen Astronomen eine Erklärung gefunden zu haben: eine große, ungewöhnlich leere Zone im All direkt vor dem Fleck. Sie könnte einen Teil der Energie der Hintergrundstrahlung absorbieren und dadurch die gemessene Abkühlung erklären – so jedenfalls die Hypothese.

Ob dies stimmen kann, haben Ruari Mackenzie von der University of Durham und seine Kollegen nun überprüft. Dafür schauten sie sich diese vermeintliche „Super-Leere“ im All noch einmal näher an. Dafür analysierten sie die Rotverschiebung von 7.000 Galaxien, die in Sichtlinie vor dem Kalten Fleck stehen. Aus diesen Messungen können die Astronomen auf die Entfernung der Galaxien schließen und damit auf ihre räumliche Verteilung.

Keine „Super-Leere“ zu finden

Das Ergebnis: Eine echte „Super-Leere“ gibt es vor dem Kalten Fleck nicht. Zwar fanden die Forscher Hinweise auf eine verringerte Galaxiendichte in dieser Region des Kosmos. Gleichzeitig gab es dort aber auch Bereiche besonders dichter Materieansammlungen. „Das Modell einer Super-Leere scheint daher nicht mit unseren spektroskopischen Daten vereinbar“, berichten Mackenzie und seine Kollegen.

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Die Galaxiendichte vor einem normalen Gebiet der Hintergrundstrahlung und vor dem Kalten Fleck - es gibt wenig Unterschiede. © Durham University

Ihren Beobachtungen nach ähnelt der Kosmos in der Zone vor dem kalten Fleck eher einer Ansammlung von Seifenblasen: Dichtere und weniger dichte Stellen wechseln sich ab – ähnlich wie im Rest des Universums auch. „Die leeren Stellen, die wir gefunden haben, können den Kalten Fleck nicht erklären – jedenfalls nicht im Rahmen des Standardmodells der Kosmologie“, sagt Mackenzie.

„Primordialen Ursprungs“

Was aber bleibt dann als Erklärung übrig? Bloßer Zufall wäre zwar nicht völlig auszuschließen, ist aber sehr unwahrscheinlich: „Die Chance, dass ein Universum wie das unsrige eine solche Struktur durch Zufall erzeugen würde, liegt bei 1 : 50“, erklären die Astronomen. Es muss daher einen Mechanismus geben, der die Entstehung dieser Anomalie im kosmischen Hintergrundstrahlung erklärt.

Aber was für einen? „Wir schließen aus unseren Ergebnissen, dass der kalte Fleck nicht auf Effekte in der Sichtlinie zurückzuführen ist, sondern einen primordialen Ursprung hat“, so Mackenzie und seine Kollegen. Anders ausgedrückt: Die Hintergrundstrahlung hat an dieser Stelle von Anfang an eine niedrigere Temperatur gehabt. Die Anomalie müsste damit aus der Zeit ihrer Entstehung stammen – rund 380.000 Jahre nach dem Urknall.

Der Kalte Fleck könnte beispielsweise das Relikt einer ungewöhnlichen Turbulenz während der kosmischen Inflation sein, mutmaßen die Forscher. Auch „Webfehler“ in der kosmischen Textur, die bei den Phasenübergängen im jungen Kosmos passierten, wurden schon vor einigen Jahren postuliert.

Gibt es neben unserem Universum noch weitere? © scinexx

Hinweis auf Paralleluniversen?

Mackenzie und seine Kollegen haben aber auch noch eine deutlich gewagtere Hypothese in petto: „Die spannendste Erklärung wäre, dass der Kalte Fleck durch eine Kollision zwischen unserem Universum und einem anderen verursacht wurde“, so die Forscher. Möglich wäre dies, wenn unser Universum in Wirklichkeit ein Multiversum wäre – ein Gebilde mit vielen parallelen, aber voreinander verborgenen Welten.

„Sollten weitere, noch detailliertere Analysen der kosmischen Hintergrundstrahlung die Kollisionshypothese stützen, dann wäre der Kalte Fleck der erste Beleg für die Existenz eines solchen Multiversums“, konstatieren die Wissenschaftler. Noch allerdings ist dies reine Spekulation. Klar scheint nur: Der Kalte Fleck bleibt weiter rätselhaft. (Notices of the Royal Astronomical Society, in press; arXiv:1704.03814)

(Royal Astronomical Society, 02.05.2017 – NPO)

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