Kosmische Hintergrundstrahlung

Die Kosmische Hintergrundstrahlung (Cosmic Microwave Background, CMB) gilt als eine der wichtigsten Bestätigungen für die Richtigkeit der Urknalltheorie. Der CMB ist eine schwache, im Universum allgegenwärtige elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich, welche aus der Zeit des Big Bang vor etwa 13,8 Milliarden Jahren stammt.

Die Kosmische Hintergrundstrahlung wurde 1965 von zwei amerikanischen Physikern durch einen Zufall entdeckt. Diese hatten eigentlich nach Möglichkeiten zur Kommunikation mit Mikrowellen über sehr lange Entfernungen geforscht. Dabei entdeckten sie ein Störsignal, dessen Ursprung sie zunächst nicht erklären konnten.

Der Zusammenhang mit dem Urknall ergab sich dann durch weitere Forschungsarbeiten von mehreren Physikern, welche bereits seit Jahren nach dieser Rest-Strahlung vom Urknall gesucht hatten.

Berechnungen zeigten, dass diese Rest-Strahlung, die vor etwa 380.000 Jahren nach dem Urknall entstand, heute eine Temperatur von etwa 2,7 Kelvin haben müsste. Und dies war genau die Temperatur der im Jahr 1965 zufällig gemessenen Strahlung.

Moderne Instrumente wie Bodenteleskope (ACT, CAT, CBI, SPT), Ballongestützte Instrumente (BOOMERanG, ARCADE) und Weltraumteleskope (PLANCK, WMAP, COBE) ermöglichen eine sehr genaue Messung dieser Temperatur der Kosmischen Hintergrundstrahlung,

Insbesondere können diese Instrumente auch die Temperaturverteilung für viele verschiedene Richtungen am Nachthimmel messen. Dabei zeigen sich geringfügige Abweichungen in der Temperatur von wenigen Milligrad Celsius, je nach dem aus welcher Richtung bzw. von welcher Position am Nachthimmel die Strahlung auf das Messinstrument trifft.

So können die Wissenschaftler eine Karte dieser Temperatur-Abweichungen der Kosmischen Hintergrundstrahlung erstellen, welche wiederum Informationen über den Zustand des Universums kurz nach dem Urknall enthält.

Die genaue Auswertung dieser Messungen ermöglicht die Erforschung des Universums zu der Zeit, als die ersten Galaxien entstanden. Auch für die Existenz der Dunklen Materie und der Dunklen Energie, welche ebenfalls wichtige Pfeiler des Standardmodels der Kosmologie sind, liefert die Verteilung der Kosmischen Hintergrundstrahlung bedeutende Hinweise.

In diesem Artikel geben wir einen Überblick zum aktuellen Kenntnisstand über die Kosmische Hintergrundstrahlung und deren Bedeutung für unser Verständnis vom Ursprung des Universums.