Kosmischer Mikrowellenhintergrund: Urknall-Relikt erklärt (Infografik)

Infografik: Wie die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung das Universum enthüllt

Die CMB-Strahlung sagt uns das Alter und die Zusammensetzung des Universums und wirft neue Fragen auf, die beantwortet werden müssen. (Bildnachweis: Karl Tate, demokratija.eu Infographics Artist)



Der kosmische Mikrowellenhintergrund oder CMB ist eine Strahlung, die das Universum ausfüllt und in jeder Richtung nachgewiesen werden kann. Mikrowellen sind für das bloße Auge unsichtbar und können daher ohne Instrumente nicht gesehen werden. Die CMB wurde kurz nach der Entstehung des Universums im Urknall geschaffen und repräsentiert die früheste Strahlung, die nachgewiesen werden kann. Astronomen haben das CMB mit dem Durchdringen von Sonnenlicht durch einen bedeckten Himmel verglichen.



Beim Blick in den tiefen Weltraum und damit zurück in die tiefe Zeit sehen Astronomen, dass die CMB-Strahlung den Weltraum etwa 378.000 Jahre nach dem Urknall . Vor der Entstehung des CMB war das Universum ein heißes, dichtes und undurchsichtiges Plasma, das sowohl Materie als auch Energie enthielt. Photonen konnten sich nicht frei bewegen, daher entkam kein Licht aus diesen früheren Zeiten.

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Der CMB wurde zu einer Zeit in der kosmischen Geschichte geschaffen, die als Rekombinations-Ära bezeichnet wird. Das Universum hatte sich auf eine Temperatur von etwa 5.000 Grad Fahrenheit (2.700 Grad Celsius) abgekühlt, kühl genug, damit Elektronen und Protonen zu Wasserstoffatomen rekombinieren konnten. Photonen wurden freigesetzt, und heute wird diese Strahlung als CMB bezeichnet. [ Bilder: Blick zurück in den Urknall und das frühe Universum ]



1963 untersuchten Arno Penzias und Robert Wilson schwache Mikrowellensignale des Milchstraße . Sie fanden ein mysteriöses Geräusch unbekannter Herkunft.

Zunächst wurde angenommen, dass es sich bei dem Rauschen um Störungen durch Taubenkot auf der Antennenanlage handelt. Tauben wurden gefangen und Dung von der Antenne gesäubert. Schließlich erkannten Penzias und Wilson, dass das Geräusch ein tatsächliches Signal war.

Mitte des 20. Jahrhunderts gab es zwei konkurrierende Theorien über die Entstehung des Universums. Die Steady-State-Theorie besagt, dass Materie kontinuierlich erzeugt wird, wenn sich das Universum ausdehnt, die Gesamtdichte des Universums gleich bleibt und das Universum für immer existiert hat. Die Urknalltheorie besagte, dass das expandierende Universum in der Vergangenheit dichter gewesen sein muss und daher ganz am Anfang ein Punkt unendlicher Dichte gewesen sein muss.



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Penzias und Wilson stellten die Theorie auf, dass, wenn die Urknalltheorie richtig wäre, das Universum mit Hintergrundstrahlung gefüllt wäre, die vom Schöpfungsereignis übrig geblieben ist. [ Das Universum: In 10 einfachen Schritten vom Urknall bis jetzt ]

In einer Himmelsaufnahme der CMB-Strahlung erscheint die Südhalbkugel röter und damit etwas wärmer als die Nordhalbkugel Ein „kalter Fleck“ auf der Südhalbkugel erscheint größer als erwartet. Das Standardmodell der Urknalltheorie sagt voraus, dass die CMB-Strahlung in alle Richtungen weitgehend gleich aussehen sollte.

Das CMB bietet auch Einblicke in die Zusammensetzung des Universums als Ganzes. Der größte Teil des Universums besteht aus dunkler Energie, der mysteriösen Kraft, die die beschleunigte Expansion des Universums antreibt. Die nächstgrößere Zutat ist die Dunkle Materie, die nur durch ihre Schwerkraft mit dem Rest des Universums interagiert.

Normale Materie, einschließlich aller sichtbaren Sterne, Planeten und Galaxien, macht weniger als 5 Prozent der Gesamtmasse des Universums aus.

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