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Kosmologie : Ein klares Echo vom Urknall

Illustration des Weltraumteleskops Planck der Esa: Missionsbeginn: Mai 2009, Missionsende: Herbst 2013 Bild: Foto Esa/Nasa

Das Weltraumteleskop Planck hat das Echo des Urknalls präzise vermessen. Entstanden ist das schärfste Abbild des jungen Universums. Die Daten bestätigen die Theorie, werfen aber auch eine Menge Fragen auf.

          6 Min.

          Das Wissen über die Frühgeschichte unseres Universums steckt in einer ovalen Himmelskarte, die ein buntes Fleckenmuster ziert. Denn in der Farbe und der Position jedes einzelnen Flecks spiegelt sich der Zustand des Kosmos, als dieser ein Alter von einigen hunderttausend Jahren erreicht und sich stark abgekühlt hatte. Aber das bunte Abbild des noch jungen Kosmos, das auf Daten des europäischen Weltraumteleskops Planck beruht, verrät weitaus mehr: Die Astronomen können daraus entnehmen, wie alt das Universums ist, wie es sich von seiner Entstehung bis zum heutigen Tag entwickelt hat und aus welchen Bestandteilen es sich zusammensetzt. „Wir sehen nun ein perfektes Universum, das mit wenigen Abweichungen den theoretischen Modellen entspricht“, sagte der Astrophysiker George Efstathiou von der University of Cambridge bei der Präsentation der jüngsten Himmelskarten in Paris. Tatsächlich decken sich die neuen Ergebnisse, die zeitgleich im Netz in 29 Fachartikeln publiziert wurden, im Wesentlichen mit den Erkenntnissen aus früheren Missionen, die eine ähnliche Aufgabe verfolgten wie Planck. Nur, dass das Bild vom frühen Universum nun noch klarer geworden ist.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Dem Nachglühen auf der Spur

          Das Weltraumobservatorium Planck vermisst seit fast vier Jahren aus einer Entfernung von rund 1,5 Millionen Kilometern präzise die kosmische Hintergrundstrahlung. Dieses auch als Nachglühen oder als Echo des Urknalls benannte Strahlung stammt aus einer Zeit, als das Universum gerade mal 380 000 Jahre alt war und aus seiner finstersten Epoche erwachte. Davor war der Kosmos noch eine undurchdringliche heiße, aus Protonen, Elektronen und Photonen bestehende Ursuppe, die sich rasch ausdehnte. Erst als sich die ersten Wasserstoffatome bildeten und das Universum auf etwa 3000 Grad abkühlte, begann sich der Kosmos allmählich zu lichten und wurde durchsichtig. Die Photonen, die mit den entstehenden Atomen weniger stark wechselwirkten als mit den Elektronen, konnten sich fortan ungestört ausbreiten. Sie sind noch heute als Hintergrundstrahlung zu beobachten. Zwar hat sich dieses Nachglühen des Urknalls aufgrund der Expansion des Universums mittlerweile auf minus 270 Grad abgekühlt, es ist aber immer noch als Mikrowellenstrahlung allgegenwärtig.

          Mikrowellen von überall her

          Zunächst schien es, als würde diese Strahlung, die im Jahr 1964 mit einer Antenne an den Bell Laboratories in New Jersey zufällig entdeckt wurde, absolut gleichmäßig aus allen Richtungen kommen. Doch Messungen mit der amerikanische Sonde Cobe in den neunziger Jahren zeigten erstmals eine schwache räumliche Anisotropie der ansonsten gleichförmigen Hintergrundstrahlung. Je nach Blickrichtung schien die Temperatur der Hintergrundstrahlung von drei Grad Kelvin um einen kleinen Betrag zu schwanken. Aus diesen Fluktuationen ließen sich erste Schlüsse auf die Verteilung der Materie kurz nach dem Urknall ziehen, als noch keine Galaxien existierten.

          Cosmic Background Explorer (Cobe) heißt der 1989 gestartete amerikanische Satellit, mit dem zum ersten Mal die schwachen Fluktuationen der kosmischen Hintergrundstrahlung (CMB) nachgewiesen werden konnten. Der Initiator, George Smoot, erhielt dafür 2006 den Nobelpreis. In den Flecken, die sich erst nach sorgfältigen Korrektur verschiedener Störeinflüsse zeigten, weicht die Temperatur des CMB um 30 Mikrokelvin vom Mittelwert ab.

          Amerika hat die Nase vorn

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