Rekord-Schärfe Nasa präsentiert Jugendbild des Universums

Schärfer als je zuvor hat eine Nasa-Raumsonde das Nachleuchten des Urknalls eingefangen. Die spektakuläre Himmelskarte verrät viel über die Natur des Universums - und bietet einige Überraschungen.
Von Martin Paetsch

Die Nachwehen des Urknalls, mit dem nach Ansicht der meisten Astronomen vor Milliarden von Jahren das Weltall entstand, erreichen uns noch heute - in Form von Mikrowellen, die scheinbar gleichmäßig aus allen Richtungen des Himmels kommen. Doch der Strahlenteppich weist winzige Temperaturschwankungen auf, die von Variationen in der kosmischen Ursuppe zeugen. Aus diesen Keimen entstanden nach und nach jene Galaxien und Galaxienhaufen, die wir heute beobachten können.

Den Mikrowellenhintergrund, in dem sich diese Urstrukturen abzeichnen, hat nun eine Sonde der US-Raumfahrbehörde Nasa mit bislang unerreichter Genauigkeit vermessen. Aus den Daten der so genannten Microwave Anisotropy Probe ("Map") haben die Wissenschaftler eine kosmische Karte zusammengesetzt: Sie zeigt das Universum 380.000 Jahre nach dem Big Bang - und erlaubt Rückschlüsse auf den Ursprung, die Beschaffenheit und die Zukunft des heutigen Weltraums.

"Wir können dieses Porträt nicht nur dazu nutzen, die Eigenschaften des nahe gelegenen Universums zu beschreiben, wir können damit auch unser Verständnis der ersten Momente des Urknalls vertiefen", sagt David Spergel von der Princeton University, der dem "Map"-Team angehört. Seine Kollegin Anne Kinney, bei der Nasa für Astronomie und Physik verantwortlich, sieht in dem neuen Himmelsatlas gar einen "Wendepunkt der Kosmologie".

Die vom mechanischen Kartografen eingefangenen Mikrowellen sind das früheste überlieferte Zeugnis des Universums. Denn die heiße Teilchensuppe, die das Weltall nach dem Big Bang erfüllte, wurde erst einige hunderttausend Jahre später lichtdurchlässig, nachdem sich subatomare Partikel zu neutralen Atomen vereinigt hatten. Die damals entwichene Strahlung reiste Milliarden von Jahren durch den expandierenden Raum und kühlte sich dabei stark ab. Was ehemals sichtbares Licht war, erreicht die Erde deshalb heute in Form langwelliger Mikrowellen.

Die Schwankungen im kosmischen Strahlungsfeld hatte bereits 1992 der "Cobe"-Satellit (Cosmic Background Explorer) entdeckt, allerdings war die Auflösung seiner Instrumente vergleichsweise gering. Sein Nachfolger "Map" war im Sommer 2001 ins Weltall aufgebrochen, um die winzigen Unregelmäßigkeiten genauer als je zuvor aufzuzeichnen. Dazu schickten ihn die Forscher zum so genannten zweiten Lagrange-Punkt, wo sich die Gravitationswirkungen von Erde und Sonne aufheben. Der stabile Beobachtungsposten bietet zudem freie Sicht in alle Richtungen.

Die jetzt veröffentlichte Karte, für die "Map" zwölf Monate lang Daten sammelte, übertrifft die Aufnahmen von "Cobe" deutlich - und ermöglicht es damit den Wissenschaftlern, theoretische Modelle des Universums auf ihren Realitätsgehalt zu prüfen. Indem sie die Vorhersagen verschiedener Theorien mit den Beobachtungen verglichen, konnten die Forscher wichtige Kenndaten des Weltalls wie zum Beispiel sein Alter ermitteln. Demnach sind seit dem Urknall ziemlich genau 13,7 Milliarden Jahre vergangen - ein Wert, der gut mit bisherigen Schätzungen übereinstimmt.

Auch die Zusammensetzung des Universums will das "Map"-Team anhand der Daten bestimmt haben. Es besteht, wie die Wissenschaftler berichten, nur zu vier Prozent aus gewöhnlichen Atomen. Die mysteriöse Dunkle Materie macht den Forschern zufolge immerhin 23 Prozent des Weltalls aus, die restlichen 73 Prozent sollen aus der noch rätselhafteren Dunklen Energie bestehen - eine bislang rein theoretische Kraft, die per Definition eine abstoßende Wirkung besitzt und so für eine beschleunigte Ausdehnung des Universums sorgt.

Die Aufzeichnungen des Satelliten lieferten auch unerwartete Ergebnisse: Sie lassen vermuten, dass die erste Generation von Sternen bereits 200 Millionen Jahre nach dem Big Bang zu leuchten begann - viel früher, als Wissenschaftler bislang angenommen hatten. Die Daten, die der "Map"-Verantwortliche Charles Bennett vom Goddard Space Flight Center der Nasa als "Goldgrube" bezeichnet, könnten aber noch weitere Überraschungen bereithalten, zumal die Sonde noch drei Jahre lang weitere Informationen zusammentragen soll.

Unter anderem könnte der Kundschafter, wie die Forscher hoffen, wirbelförmige Polarisationsmuster im Mikrowellenhintergrund enthüllen. Solche Spuren sollten der Theorie nach so genannte Gravitationswellen hinterlassen - bislang nicht nachgewiesene Störungen der Raumzeit, die das Universum wenige Sekunden nach dem Urknall erschüttert haben könnten. Falls "Map" diese Muster nicht nachweisen kann, haben die Astronomen noch eine weitere Chance: Die Europäische Weltraumagentur Esa will 2007 ihre Sonde "Planck" ins Weltall schießen, die ebenfalls das kosmische Nachleuchten beobachten soll.

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