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Autor: Hans Lammersen / 19. März 2014, 15:32 Uhr

Nachrichten vom Anfang des Universums

Astronomen haben mit einem Teleskop, welches am Südpol neben der amerikanischen Scott-Amundsen-Station steht, zum ersten Mal Spuren der Inflation vom Beginn des Universums nachweisen können.

Quelle: Sterne und Weltraum, Welt der Physik
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Die Theorie der Inflation besagt, dass das Universum, 10-35 Sekunden nach seiner Geburt, dem Urknall, explosionsartig auseinandergetrieben wird. Dieser Vorgang entspricht in etwa dem Anwachsen des Durchmessers eines Bakteriums auf mehr als die Größe der Milchstraße. Damit tritt der Kosmos vom mikroskopischen ins reelle Dasein.

BICEP2 Collaboration

Die Verwirbelung der Polarisationsrichtungen der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, In den roten Bereichen stehen die Verwirbelungen im Uhrzeigersionn, in den blauen Bereichen stehen sie ihm entgegen. Das dargestellte Feld liegt in den südlichen Sternbildern Pendeluhr, Tukan und Indus.
(Bild: BICEP2 Collaboration)
Die Theorie der Inflation hat etwa seit den späten 80er Jahren ihren festen Platz im Theoriegebäude der Kosmologen und Astronomen, weil sie eine derartig schnelle Expansionsbewegung zu Beginn des Universums brauchten, um ungeklärte Fragen der Urknalltheorie zu lösen. Das Problem dabei ist nur, dass man diese Theorie kaum verifizieren kann. Denn alles, was sich unmittelbar nach dem Urknall abgespielt hat, ist bisher einer direkten Beobachtung verschlossen gewesen.

Der Grund dafür ist, dass das Universum bis zu einem Alter von 380.000 Jahren ein heißes Materie-Strahlungs-Gemisch war. Erst zu diesem Zeitpunkt organisierte sich die Materie in Atomen, weil Temperatur und Dichte weit genug abgesunken waren. Damit wurde das Universum quasi durchsichtig, das heißt, elektromagnetische Wellen konnten sich plötzlich frei ausbreiten. Diese erste Strahlung, kann auch heute noch als so genannte Hintergrundstrahlung registriert werden, allerdings ist sie durch die Expansion des Universums inzwischen auf einen Wert knapp oberhalb des absoluten Gefrierpunktes abgesunken.

Man hat diese Hintergrundstrahlung in den letzten zwei Jahrzehnten durch den Einsatz verschiedener Satelliten immer genauer vermessen können und die dabei festgestellten Temperaturunterschiede sind für die Kosmologen wichtige Bestätigungen ihrer Theorien gewesen. Trotzdem ist diese Strahlung aus dem Jahr 380.000 so etwas wie eine letzte Grenze, da aus der Zeit vorher keine Informationen zu uns gelangen können.

Diese Feststellung ist offenbar jetzt widerlegt. Denn einem Astronomenteam ist es gelungen, hinter diesen Vorhang zu blicken und Informationen aus der Zeit vor der Bildung der Atome zu erhalten, die sich der Hintergrundstrahlung sozusagen aufgeprägt haben. Dabei ging es den Wissenschaftlern nicht um die Temperatur der Strahlung, sondern um ihre Polarisation. Die Polarisation beschreibt die Eigenschaft elektromagnetischer Wellen (also auch des Lichts) in bestimmte Richtungen zu schwingen. Die Polarisation der Hintergrundstrahlung soll der Theorie nach auch durch die bei der Inflation entstandenen Gravitationswellen beeinflusst worden sein – die immer dann entstehen, wenn kompakte Massen beschleunigt werden. Und genau das ist ja bei der Inflation passiert.

Die Wissenschaftler haben nun über mehrere Jahre hinweg mit dem Experiment BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) die Polarisation der Hintergrundstrahlung vermessen und dabei die vorhergesagten Signale gefunden. Bei den Signalen handelt es sich um Verwirbelungen der Polarisation, die äußerst schwach sind.

Nun müssen die Erkenntnisse noch durch weitere Experimente bestätigt werden. Dazu gehört auch die Auswertung von Polarisationsdaten des Satelliten Planck.

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