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KOSMOLOGIE
Das erste Licht im Universum
von Stefan Deiters
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27. Mai 2002

In der Abgeschiedenheit der chilenischen Atacama-Wüste suchen Astronomen nach den Anfängen der Welt. Durchaus erfolgreich: Mit Hilfe des Cosmic Background Imagers nahmen Forscher nun das detaillierteste Bild der kosmischen Hintergrundstrahlung auf und lieferten damit einen unabhängigen Beweis für die kosmologische Inflationstheorie. 


CBI

Der Cosmic Background Imager steht in über 5.000 Meter Höhe in der chilenischen Wüste. Foto: CBI / Caltech / NSF

Hintergrundstrahlung

Das Universum im Alter von 300.000 Jahren. Die unterschiedliche Farbe steht für winzige Temperaturschwankungen um die Temperatur der Hintergrundstrahlung von 2,73 Kelvin. Die Himmelsregion, die der Vollmond bedecken würde, ist durch den weißen Kreis gekennzeichnet. Bild: CBI / Caltech / NSF [Großansicht]

Die kosmische Hintergrundstrahlung fasziniert Kosmologen schon seit ihrer Entdeckung 1965: Die erst später entdeckten winzigen Temperaturschwankungen der Strahlung repräsentieren nämlich nach Ansicht der Astronomen kleinste Dichteschwankungen, aus denen sich später einmal Galaxien bilden werden. Die Strahlung stammt aus einer Entfernung von rund 14 Milliarden Lichtjahren und aus einer Zeit, zu der unser Universum nur etwa 300.000 Jahre alt war.

Die jetzt vom Cosmic Background Imager in der chilenischen Atacama-Wüste gemachten detaillierten Messungen liefern auch neue Beweise für eine unter Forschern heiß debattierte kosmologische Theorie, nach der das Universum sich nur kurze Zeit nach seiner Entstehung plötzlich gewaltig ausdehnte.  Dieses kosmologische Modell ist unter dem Begriff Inflationstheorie bekannt. 300.000 Jahre nach dem Urknall schließlich hatte sich das Universum so weit abgekühlt, dass es "durchsichtig" wurde. Erst von diesem Zeitpunkt an können wir Strahlung sehen.

Und wir sehen diese Strahlung in der Tat: Die so genannte 2,73 K-Hintergrundstrahlung stammt nach Ansicht von Astronomen von diesem Zeitpunkt. Sie entspricht heute der Strahlung, die ein hypothetischer Schwarzer Körper mit einer Temperatur von eben 2,73 Kelvin abgeben würde. Mit Hilfe des Cosmic Background Imager wurde nun diese Strahlung detailliert vermessen und besonders nach kleinsten räumlichen Temperaturschwankungen gesucht. Die so gewonnenen Daten sind wertvolles Material für kosmologische Modelle und verraten somit auch einiges über die dunkle Energie, die die Expansion des Universums beschleunigen soll.

"Dies ist wirklich beste und faszinierendste Grundlagenforschung", urteilt Rita Colwell, Direktorin bei der amerikanischen Forschungsförderungsorganisation NSF. "Jedes neue Bild vom frühen Universum korrigiert unsere Modelle über den Beginn von allem. Genau wie das Universum sich immer weiter ausdehnt, wird auch unser Wissen über die Ursprünge immer größer, dank des technischen Fortschritts."

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"Zum ersten Mal haben wird Saatkörner beobachten können, aus denen einmal Galaxienhaufen entstehen werden und so Datenmaterial gewonnen, mit dem wir unsere Theorien testen können", erläutert Projektleiter Anthony Readhead vom California Institute of Technology die Ergebnisse. "Die einzigartigen detaillierten Bilder liefern einen ganzen Satz von Daten, mit denen wir unsere kosmologischen Modelle überprüfen und unabhängig davon nachweisen können, dass wir in einem flachen Universum leben, das von dunkler Materie und dunkler Energie dominiert wird."

Die Forscher konnten zeigen, dass alle ihre Daten mit einer Theorie übereinstimmen, nach der es in dem extrem heißen Plasma innerhalb der ersten 10-32 Sekunden (also innerhalb der ersten 0.00000000000000000000000000000001 Sekunden) nach dem Urknall zu einer gewaltigen und schnellen Expansion, der so genannten Inflation, gekommen sein muss. Die Temperaturschwankungen, die die Forscher mit Hilfe des  Cosmic Background Imagers nachweisen konnten, betragen nur den 10 Millionsten Teil eines Grads. 

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