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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Das erste Licht des Universums |
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| | | Die bisher schärfsten Bilder des ältesten vom Universum ausgestrahlten Lichtes konnten mit einem Teleskop in den Anden aufgenommen werden. Die "Babybilder" des Universums zeigen die "provisorischen" Ursprünge von Materie und Energie, 300.000 Jahre nach dem Urknall. |
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"Das ist Grundlagenforschung von ihrer schönsten und aufregendsten Seite", meinte die Direktorin der National Science Foundation (NSF) Rita Cowell. "Jedes neue Bild des jungen Universums trägt dazu bei, dass wir Ursprung und Wachstum des Universums besser verstehen. Dadurch steigt auch das Wissen über unsere eigene Entstehung."
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Licht aus den ersten Tagen des Universums |
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"Wir haben das erste Mal den Samen gesehen, aus dem ganze Cluster von Galaxien entstanden sind", meinte der Teamleiter Anthony Readhead von Caltech. "Diese einzigartigen, hochauflösenden Aufnahmen liefern neue, unabhängige Beweise für ein flaches Universum, das von dunkler Materie und Energie dominiert wird."
Wie die Wissenschaftler in einer Pressekonferenz berichteten, wurden die Aufnahmen mit Hilfe des Cosmic Background Imager (CBI), der von der National Science Foundation (NSF) und dem California Institute of Technology (Caltech) betrieben wird, gemacht.
Dieses Teleskop kann die kosmische Hintergrundstrahlung - eine Mikrowellenstrahlung, die aus der Zeit stammt, als das Universum noch aus einem einzigen Plasmaball bestand - erfassen und messen.
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Cosmic Background Imager (CBI)
Der CBI steht in den chilenischen Anden und besteht aus 13 Radioantennen, die auf einer Plattform befestigt sind, die auf besondere Richtungen im Raum ausgerichtet werden kann. Jede Antenne besitzt einen 90 Zentimeter großen Parabolspiegel, der in den Bereichen von 26 GHz bis 36 GHz arbeitet und in ein Schutzschild aus Teflon eingeschlossen ist. Diese Beschichtung ist für Radiostrahlung allerdings durchlässig.
Die Signale der einzelnen Antennen werden mit Hilfe eines so genannten Korrelators zusammengefasst, der zugleich den ständig vorhandenen Teil der Hintergrundstrahlung und die Strahlungen aus der Atmosphäre oder vom Erdboden zurückwirft. Die so erhaltenen Daten können zu Bildern verarbeitet werden, die mit speziellen Computern analysiert werden, um die besonders wichtigen Leistungsspektren herausfiltern zu können. |
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 Cosmic Background Imager |
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Eigenes Messverfahren entwickelt |
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Unter der Leitung von Readhead entwickelten Wissenschaftler aus Kanada, Chile und den USA eine genaue Messmethode, um die kosmische Hintergrundstrahlung (Cosmic microwave background, CMB) genau datieren zu können.
Dadurch konnten sie feststellen, dass es sich bei diesen Aufzeichnungen um die ersten Photonen handelt, die aus dem sich rasch abkühlenden und verschmelzenden Universum, 300.000 Jahre nach dem Urknall, entkommen sind.
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Temperaturunterschiede stützen neue Theorien |
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Die Daten des CBI unterstützen auf Grund der Temperaturverteilung innerhalb der kosmischen Hintergrundstrahlung eine modifizierte Theorie des Urknallmodells, die so genannte Ausdehnungstheorie.
Diese geht davon aus, dass das heiße Plasma des jungen Universums in den ersten 10 hoch minus 23 Sekunden seiner Entstehung einer außergewöhnlichen, rasanten Expansion unterworfen war. Die Temperaturunterschiede, die vom CBI gemessen wurden, sind so klein wie das Zehnmillionstel eines Grades.
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Das Universum - 300.000 Jahre alt
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Die Farben stehen für die Intensität der Strahlung. Rot zeigt kühle Stellen in der Strahlung an, weiß die heißen Stellen. Dieses hochauflösende Bild ist die schärfste Aufnahme, die bisher von jener Stelle im Raum gemacht wurden, von der Photonen vor 14 Milliarden Jahren erstmals abgestrahlt wurden. Als das Universum sich auszudehnen begann, bewirkte die Schwerkraft der dunklen Materie, dass die erkaltenden Plasmateile kollabierten und so ganze Cluster von Galaxien entstanden.
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"Big Bang": Die Entstehung des Universums
Die Mehrheit der Astronomen geht heute davon aus, dass das Universum vor rund 16 Milliarden Jahren in einer gewaltigen Explosion, dem Urknall, entstanden ist. Als das Universum in den kommenden 500 Millionen Jahren expandierte und sich abkühlte, verwandelte sich das Plasma, aus dem das Universum bis dahin bestand, in Atome und neutrale Gase, in erster Linie Wasserstoff und Helium.
In den darauf folgenden 500 Millionen Jahren begannen sich aus dem kalten Gas die ersten Galaxien zu entwickeln. Der Raum zwischen den einzelnen Galaxien dehnt sich - so die These - immer noch fortwährend aus, die Frage ist nur, wie schnell. Einen Versuch, diese Raumausdehnung genauer zu definieren, stellt die so genannte Hubble-Konstante dar: Sie gibt die Expansionsgeschwindigkeit des Kosmos in Kilometer pro Sekunde je Megaparsec (3,26 Millionen Lichtjahre) an. |
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Mehr Informationen über die Entstehung des Universums |
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Übereinstimmende Forschungsergebnisse |
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Durch die grafische Darstellung der Temperaturunterschiede konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die Daten des CBI präzise mit der Ausdehnung des Universums übereinstimmen. Damit wurden auch Ergebnisse und Theorien anderer Forschungsgruppen untermauert.
So hat im April 2000 ein Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Caltech's Andrew Lange erstmals zwingende Beweise veröffentlicht, dass das Universum "flach" (d.h. "euklidisch") ist. Der geometrische Aufbau des Univerusms ist daher so gestaltet, dass sich zwei parallelen Linien weder annähern noch entfernen.
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Der Erklärung des Rätsels einen Schritt näher |
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Seit dieser Zeit haben noch zwei weitere Teams mit unterschiedlichen Methoden die sehr schwachen Temperaturvariation innerhalb der kosmischen Mikrowellen nachgewiesen.
Jeder einzelne Datensatz hat neue Hinweise auf die Form des "embryonalen" Plasmas geliefert und die Wissenschaft definitiven Antworten näher gebracht - so auch die neuen "Babybilder" des Universums.
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01.01.2010 |
