Dank der Leistungsfähigkeit des Very Large Telescope (VLT)
der Europäischen Südsternwarte (ESO) gelang es Astronomen erstmals eine
entscheidende Vorhersage der Standard-Urknall-Theorie durch Beobachtungen
zu bestätigen: Die Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung war
früher tatsächlich höher als heute.
Mit
Hilfe des VLT-Teleskops Kueyen gelang die detaillierte Aufnahme
eines Spektrums eines entfernten Quasars. Foto:
ESO |
Eine der
grundlegenden Vorhersagen der Theorie vom Urknall als Entstehungsereignis
unseres Universums ist die Existenz der sogenannten kosmischen
Hintergrundstrahlung, die in gewisser Weise ein Überbleibsel des anfänglichen
Feuerballs ist. Und tatsächlich konnten 1964 die Physiker Arno A. Penzias und
Robert W. Wilson diese Hintergrundstrahlung aufspüren - ihre Temperatur liegt
nur weniger als drei Grad über dem absoluten Nullpunkt, nämlich bei 2,7 Kelvin
oder -270,4 Grad Celsius. Für die Entdeckung erhielten die Physiker 1978 den
Nobelpreis.
Die Strahlung scheint
sehr gleichmäßig zu sein und aus allen Richtungen zu uns zu kommen: Nur mit
modernsten Instrumenten konnte man in letzter Zeit extrem kleine Schwankungen in ihr
nachweisen, von denen die Astronomen glauben, dass dies möglicherweise die
"Saatkörner" für spätere Strukturbildungsprozesse - also etwa die Entstehung
von Galaxien - sein könnten.
Da sich das Universum
ausdehnt, muss es zu früheren Zeiten deutlich dichter gewesen sein und - so die
Urknall-Theorie - auch die kosmische Hintergrundstrahlung muss eine deutlich
höhere Temperatur gehabt haben. Bisher war es jedoch nicht gelungen, diesen
Sachverhalt auch durch Beobachtungen nachzuweisen - mit dem Keck-Teleskop auf
Hawaii konnte man lediglich eine obere Grenze für die Temperatur in der Zeit
von rund 3,4 Milliarden Jahren nach dem Urknall festlegen.
Um die Temperatur der
Hintergrundstrahlung in der Vergangenheit zu messen, betrachten die Astronomen
einen entfernten Quasar, also ein extrem helles Objekt, was in seinem Inneren
vermutlich ein riesiges Schwarzes Loch beherbergt. Die Idee ist nun, dass eine
höhere Temperatur der Hintergrundstrahlung bestimmte Atome anregen kann,
was man dann in einem Spektrum als Linien wiederfinden sollte.
Das Problem war
bislang aber, dass man - um den Effekt der Hintergrundstrahlung sicher von
anderen Effekten zu unterscheiden - ein qualitativ sehr gutes Spektrum eines
Objektes in weiter Fernen machen musste, was mit früheren Teleskopgenerationen
nicht möglich war. Das VLT hat dies nun aber geändert: Dank eines mit dem
VLT-Teleskop Kueyen aufgenommenen Spektrums des Quasars PKS 1232+0815 lies
sich die Temperatur der Hintergrundstrahlung relativ genau eingrenzen. Das
Ergebnis: Als das
Universum nur etwa ein fünftel seines jetzigen Alters hatte, hatte die
kosmische Hintergrundstrahlung eine Temperatur zwischen sechs und 14 Kelvin. Die
Theorie sagt für diesen Zeitpunkt eine Temperatur von neun Kelvin voraus -
einen Wert, den die VLT-Beobachtungen eindrucksvoll bestätigen.
