Hintergrundstrahlung - Astronomie.

Hintergrundstrahlung - Astronomie. Hintergrundstrahlung, aus allen Richtungen des Weltalls kommende elektromagnetische Strahlung, die im Rahmen kosmologischer Modelle als Reststrahlung des extrem heißen Zustands rund 300 000 Jahre nach dem Urknall gedeutet wird. Die kosmische Hintergrundstrahlung wird auch als Drei-Kelvin-Strahlung bezeichnet, weil ihre Intensität und spektrale Zusammensetzung der Strahlung eines schwarzen Körpers entspricht, der eine Temperatur von 2,726 Kelvin (also rund drei Kelvin) aufweist. Die kosmische Hintergrundstrahlung wurde 1949 von George Gamow vermutet und 1965 von Arno A. Penzias und Robert Woodrow Wilson entdeckt. Durch die Erforschung der Hintergrundstrahlung hoffen Wissenschaftler, Informationen über den Ursprung und die weitere Entwicklung des Universums zu erhalten. Nach den ersten Untersuchungen schien die kosmische Hintergrundstrahlung bemerkenswert gleichmäßig über den gesamten Himmel verteilt und isotrop zu sein, d. h., sie wies in alle Richtungen die gleichen physikalischen Eigenschaften auf. Um eine Karte der Hintergrundstrahlung zu erstellen, startete die NASA 1989 den Satelliten COBE (Cosmic Background Explorer). Ein Teil der Daten von COBE zeigte vermeintlich anisotrope Bereiche der Hintergrundstrahlung: In Richtung Sternbild Löwe schien der Strahlungsstrom um etwa 12 Prozent größer, in der Gegenrichtung um 12 Prozent niedriger als im Durchschnitt zu sein. Dieser scheinbare Unterschied wird jedoch durch die Bewegung der Milchstraße relativ zum Strahlungsfeld verursacht. In den Messdaten von COBE entdeckten die amerikanischen Physiker John Cromwell Mather und George Fitzgerald Smoot Temperaturschwankungen im Bereich von hunderttausendstel Kelvin, die später als Dichteinhomogenitäten im damaligen Urgas gedeutet wurden. Mather fand außerdem heraus, dass das Spektrum der Hintergrundstrahlung dem Spektrum eines schwarzen Strahlers entspricht und folglich das Universum beim Urknall ein schwarzer Körper gewesen sein könnte. Für ihre anfangs kritisierten aber später untermauerten Arbeiten wurden Mather und Smoot 2006 mit dem Physiknobelpreis ausgezeichnet. Die Messergebnisse von COBE waren mit statistischen Fehlern behaftet und erschienen Kritikern nicht genug ausgeprägt zu sein. Deshalb startete die NASA 2001 die Sonde MAP (Microwave Anisotropy Probe), um die Hintergrundstrahlung mit einer noch höheren Auflösung zu vermessen. Die Sonde wurde 2002 zu Ehren des US-Astrophysikers David Todd Wilkinson (1935-2002) in Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) umbenannt. WMAP kann Temperaturschwankungen im Bereich von millionstel Kelvin registrieren. Die Daten von WMAP zeigten, dass die kosmische Hintergrundstrahlung tatsächlich Temperaturschwankungen bzw. anisotrope Bereiche aufweist. Sie führten zu einer Interpretation, nach der sich das Universum zu 4 Prozent aus Materie, zu 23 Prozent aus Dunkler Materie und zu 73 Prozent aus einer bislang unbekannten Dunklen Energie zusammensetzt. Die Dunkle Energie treibe das Universum immer weiter auseinander, so dass es sich immer weiter ausdehnt (offenes Universum). Anhand der Messdaten von WMAP konnten Wissenschaftler außerdem das Alter des Universums auf 13,7 Milliarden Jahre mit einer Unsicherheit von 0,2 Milliarden Jahren schätzen. WMAP hat die Hintergrundstrahlung bis 2006 vermessen. 2008 will die Europäische Weltraumorganisation (ESA) die Sonde Planck starten und mit deren Daten die Messwerte von WMAP ergänzen. Planck soll noch kleinere Details wahrnehmen und etwa doppelt so genau messen können wie WMAP. Bearbeitet von: Maurice Wiederhold Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten.