Will man etwas über die Bedingungen in der Frühzeit des Universum erfahren, dann muss man die sg. kosmische Hintergrundstrahlung beobachten. Die stellt quasi das älteste Licht dar, das wir noch sehen können. In den ersten knapp 400000 Jahren nach dem Urknall war das Universum noch “undurchsichtig”. Es war viel zu heiß, als das die Photonen frei durch das All fliegen hätten können. Das war erst möglich, als sich das Universum auf unter etwa 3000 Kelvin abgekühlt hatte. Protonen und Elektronen waren dann langsam genug um sich zu Wasserstoff zusammenzufügen und das Licht hatte genug “Platz”, um sich ausbreiten zu können.
Durch die Expansion des Universum wurde dieses Licht allerdings immer langwelliger – und heute ist es so langwellig, dass es für uns nicht mehr sichtbar ist. Das geht nur noch im Mikrowellenbereich.
Seit die Hintergrundstrahlung 1964 von Arno Penzias und Robert Wilson zufällig entdeckt wurde (sie bekamen dafür den Physik-Nobelpreis) stellt ihre Untersuchung eine der wichtigsten Informationsquellen über das frühe Universum dar. Die Strahlung ist extrem gleichförmig – aus allen Richtungen des Himmels erreicht uns so gut wie genau die gleiche Menge an Hintergrundstrahlung.
Wäre das Universum nach den ersten 400000 Jahren allerdings tatsächlich völlig gleichförmig gewesen, dann würde es uns heute nicht geben. Dann hätte sich das ursprüngliche Material niemals zu Sternen, Galaxien und Galaxienhaufen zusammengeballt. Es muss also winzige Variationen gegeben haben, die sich auch in der Hintergrundstrahlung widerspiegeln sollte (Übrigens erklärt man diese Schwankungen heute mit Mitteln der Quantentheorie). Es hat allerdings bis 1993 gedauert, bis der Satellit COBE diese Schwankungen auch tatsächlich messen konnte. 2001 hat die Sonde WMAP dann noch viel genauere Messungen angestellt und dabei etwas interessantes gefunden: Im Universum klafft ein riesiges Loch!
Hier sieht man die Ergebnisse von WMAP:
Das ist der gesamte Himmel und die Farben geben die Temperatur des Hintergrunds an, die WMAP gemessen hatte. Die Unterschiede sind gering – nur etwa 0,001%. In diesen Daten hat eine Analyse aus dem Jahr 2004 einen ungewöhnlich großen “kalten Fleck” gefunden:
Dieser kalte Fleck im Sternbild Eridanus dürfte eigentlich nicht da sein. Mit der bisherigen Theorie des Urknall und der Entwicklung des frühen Universums wäre es nicht erklärbar gewesen. Man hat im Laufe der Zeit verschiedene Erklärungsansätze gefunden.
Eine davon wäre ein gewaltiger Void. Bei den Voids handelt es sich, gemeinsam mit den Filamenten um die größten Strukturen im Universum. Die Galaxienhaufen sind nicht zufällig angeordnet sondern in langen “Fäden” (den Filamenten). Die Lücken dazwischen nennt man Voids. Ein übergroßer Void – ein “Supervoid” mit einer Ausdehnung von etwa einer Milliarde Lichtjahre – könnte für diesen kalten Fleck verantwortlich sein.
Es gab auch noch exoterische Erklärungsversuche. Der kalte Fleck könnte der “Abdruck” eines Paralleluniversums sein. Und es gab “langweilige” Erklärungsansätze: der kalte Fleck existiere in Wirklichkeit gar nicht und sei nur ein Artefakt der Datenauswertung.
Und diese Erklärung scheint sich nun als korrekt herauszustellen. Ray Zhang und Dragan Huterer von der Universität Michigan haben in einer kürzlich veröffentlichten Arbeit gezeigt, dass der kalte Fleck verschwindet, wenn man eine andere Methode der Datenverarbeitung wählt. Anscheinend war es ein unglücklicher Zufall, dass das scheinbare WMAP-Profil des kalten Flecks besonders gut auf die verwendete Analysemethode angesprungen ist.
Damit scheint eines der großen “Rätsel” der Kosmologie der letzten Jahre gelöst. Aber vermutlich haben sich alle Wissenschaftler eine andere Lösung gewünscht. Unerklärbare Rätsel sind immer der Vorbote von neuen Erkenntnissen und Theorien. Aber eben nur dann, wenn sie sich nicht als simpler Rechenfehler herausstellen…
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