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"Planck"-Bilder: Suche nach dem ersten Licht

Foto: DB ESA/ AOES Medialab/ picture-alliance/ dpa

Urknall Esa-Teleskop zeigt die Geschichte des Universums

Das Esa-Weltraumteleskop "Planck" hat einen Blick auf das erste Licht des Universums geworfen. Das neue Bild verrät nicht weniger als die Entstehung unseres Kosmos - und wohl auch seine Zukunft.

Für Ahnungslose, sagt George Efstathiou, sehe das Bild wohl aus wie ein schmutziger Rugby-Ball oder ein Stück moderner Kunst. Doch der Astrophysiker vom Kavli-Institut an der Universität Cambridge weiß, dass sich in diesen 15 Millionen Pixeln nicht weniger versteckt als die Geschichte und die Zukunft unseres Universums. "Für einen Kosmologen ist diese Landkarte eine Goldgrube", jubelt Efstathiou.

Das Bild, das den Forscher so schwärmen lässt, stammt vom Esa-Weltraumteleskop "Planck". Am Donnerstag wurde es am Hauptsitz der Europäischen Weltraumorganisation (Esa) vorgestellt. Kosmologen auf der ganzen Welt hatten mit großer Spannung auf die präzise Karte des Mikrowellen-Hintergrunds gewartet. Es geht um extrem schwache Temperaturschwankungen, die aus der Zeit unmittelbar nach der Entstehung unseres Kosmos vor 13,8 Milliarden Jahren stammen.

13,8 Milliarden Jahre in der Zeit zurückgegangen

"Planck" hat sich auf die Suche nach Zeugnissen aus der Frühzeit des Universums gemacht. Es geht gewissermaßen um das älteste Licht im Kosmos. Der Urknall fand - so die Auswertung der neuen Daten - vor 13,8 Milliarden Jahren statt. Rund 380.000 Jahre später formten sich in einer extrem dichten und heißen Suppe die ersten Wasserstoffatome aus Protonen und Elektronen. Doch es blieben auch Photonen übrig. Und die erlauben den Forschern nun einen Blick zurück in die Zeit, bevor sich aus winzigen Unregelmäßigkeiten die Sterne und Galaxien bildeten. Denn das Licht von damals ist wegen der Expansion des Universums heute als Mikrowellenstrahlung messbar.

Rote Regionen auf dem nun vorgestellten "Planck"-Bild des Mikrowellen-Hintergrunds sind etwas heißer, blaue Regionen dagegen etwas kälter. Doch es geht um Millionstel-Bruchteile eines Grades. "Mit einem Blick auf dieses Bild können wir 13,8 Milliarden Jahre in der Zeit zurückgehen", sagt Esa-Chef Jean-Jacques Dordain. Die Organisation hatte im Sommer 2010 eine erste Himmelskarte auf Basis der "Planck"-Daten veröffentlicht. Doch beinahe drei Jahre dauerte es im Anschluss, bis Forscher die Daten auch verarbeitet hatten.

Hauptsächlich ging es darum, störende Informationen zu entfernen. Das waren vor allem Signale aus der Milchstraße, aber auch aus weiter entfernten Galaxien. Sie mussten nachträglich aus den Beobachtungsdaten getilgt werden, um die Schwankungen des Mikrowellen-Hintergrunds zu erkennen. Für George Efstathiou bestätigen die Messungen die bisher von vielen Kosmologen favorisierte Expansionstheorie des Universums. Wobei noch längst nicht alle offenen Fragen beantwortet werden können.

Kältester Punkt des Universums

"Planck" ist nicht der erste Satellit, der das Phänomen untersucht. Die Nasa hatte es mit den Satelliten "Cobe" und "WMAP" erforscht, die Sowjetunion mit einem Instrument auf dem Satelliten "Prognoz 9". Doch der europäische Satellit ist nun deutlich sensibler als die früheren Experimente.

Aus den Messungen können die Forscher auch ablesen, dass sich unser Universum etwas anders zusammensetzt als bisher angenommen:

  • Dunkle Materie: 26,8 Prozent (bisherige Annahme: 22,7 Prozent)
  • Gewöhnliche Materie: 4,9 Prozent (bisherige Annahme: 4,5 Prozent)
  • Dunkle Energie: 68,3 Prozent (bisherige Annahme: 72,8 Prozent)

Europas Forscher hätten mit der "Planck"-Mission den "schwierigen Weg" gewählt, sagte Esa-Chef Jean-Jacques Dordain bei der Präsentation der Ergebnisse. Er spielte damit auf die nötige Kühlung der "Planck"-Detektoren bis in die Nähe des absoluten Nullpunkts an, um die nötige Präzision zu erreichen. Doch das habe sich ausgezahlt: "Wir haben den kältesten Punkt des Universums geschaffen."

Und die heute präsentierten Daten umfassten nur die Hälfte der bisher gesammelten Informationen, erklärte Esa-Chef Dordain. Außerdem sammle "Planck" noch immer Daten. Doch klar ist auch: Das Kühlmittel wird immer weniger. Und weil der Satellit rund 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist, kann das Helium auch nicht nachgefüllt werden. Im September oder Oktober, so schätzt Dordain, dürften die Detektoren zu warm werden - und dann den Dienst verweigern.

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