Ein neues detailliertes Bild des Säuglingsuniversums, in dem Rot warme Stellen und Blau die kühleren Bereiche anzeigt. Bildnachweis: NASA/WMAP Zum Vergrößern anklicken
Wissenschaftler haben dank neuer Daten der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) der NASA neue Beweise gesammelt, die die inflationäre Expansionstheorie stützen. Die Raumsonde hat kontinuierlich die kosmische Hintergrundstrahlung beobachtet; das Nachglühen des Urknalls. Diese neuesten Beobachtungen lieferten eine Karte des Himmels, die so detailliert war, dass Wissenschaftler verfolgen konnten, wie mikroskopische Fluktuationen im Uruniversum in einer Billionstelsekunde schneller Expansion vergrößert wurden, um die Sterne und Galaxien zu erschaffen, die wir heute sehen.
Wissenschaftler, die zum ältesten Licht des Universums zurückblicken, haben neue Beweise, die das Konzept der Inflation stützen. Das Konzept stellt dar, dass sich das Universum zu Beginn des Urknalls in weniger als einer Billionstelsekunde um das Vielfache seiner Größe ausgedehnt hat.
Dieses Ergebnis, das mit der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) der NASA gemacht wurde, basiert auf drei Jahren kontinuierlicher Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB), des Nachleuchtens, das produziert wurde, als das Universum weniger als eine Million Jahre alt war.
WMAP-Polarisationsdaten ermöglichen es Wissenschaftlern zum ersten Mal, zwischen konkurrierenden Inflationsmodellen zu unterscheiden. Dies ist ein Meilenstein in der Kosmologie. 'Wir können jetzt zwischen verschiedenen Versionen dessen unterscheiden, was innerhalb der ersten Billionstel Sekunde des Universums passiert ist', sagte WMAP Principal Investigator Charles Bennett von der Johns Hopkins University in Baltimore. „Je länger WMAP beobachtet, desto mehr verrät es darüber, wie unser Universum von mikroskopischen Quantenfluktuationen zu den riesigen Weiten von Sternen und Galaxien gewachsen ist, die wir heute sehen.“
Frühere WMAP-Ergebnisse konzentrierten sich auf die Temperaturschwankungen dieses Lichts, die ein genaues Alter des Universums und Einblicke in seine Geometrie und Zusammensetzung lieferten. Die neuen WMAP-Beobachtungen liefern nicht nur eine detailliertere Temperaturkarte, sondern auch die erste vollständige Himmelskarte der Polarisation des CMB. Dieser große Durchbruch wird es Wissenschaftlern ermöglichen, viel tiefere Einblicke in die Ereignisse innerhalb der ersten Billionstelsekunde des Universums zu gewinnen. Die WMAP-Ergebnisse wurden beim Astrophysical Journal eingereicht und werden unter veröffentlicht
http://wmap.gsfc.nasa.gov/results
Die Urknallphysik beschreibt, wie sich Materie und Energie in den letzten 13,7 Milliarden Jahren entwickelt haben. WMAPs Beobachtung der Decke aus kühler Mikrowellenstrahlung, die das Universum durchdringt, zeigt Muster, die die Keime dessen markieren, was zu Sternen und Galaxien herangewachsen ist. Die Muster sind winzige Temperaturunterschiede innerhalb dieses außergewöhnlich gleichmäßigen Lichts. WMAP erkennt Temperaturschwankungen auf einem Niveau von weniger als einem Millionstel Grad.
WMAP kann Merkmale im kosmischen Mikrowellenhintergrund basierend auf der Polarisation oder der Art und Weise, wie Licht durch die Umgebung, durch die es geht, verändert wird, auflösen. Beispielsweise wird Sonnenlicht, das von einem glänzenden Objekt reflektiert wird, polarisiert. Der Vergleich der Helligkeit breiter Merkmale mit kompakten Merkmalen im Mikrowellenhintergrund oder Nachleuchten hilft, die Geschichte des Säuglingsuniversums zu erzählen. Eine lang gehegte Vorhersage war, dass die Helligkeit für Features aller Größen gleich sein würde. Im Gegensatz dazu sagen die einfachsten Versionen der Inflation voraus, dass die relative Helligkeit abnimmt, wenn die Merkmale kleiner werden, ein Trend, der in den neuen Daten zu sehen ist.
„Dies ist völliges Neuland“, sagte WMAP-Teammitglied Lyman Page von der Princeton University in Princeton, N.J. „Die Polarisationsdaten werden stärker, wenn WMAP weiterhin den Mikrowellenhintergrund beobachtet. Die neuen Ergebnisse von WMAP erhöhen die Dringlichkeit, nach dem Gravitationswellenzeichen der Inflation zu suchen. Wenn bei zukünftigen Messungen Gravitationswellen zu sehen sind, wäre das ein solider Beweis für eine Inflation.“
Mit einer reichhaltigeren Temperaturkarte und der neuen Polarisationskarte begünstigen WMAP-Daten die einfachsten Versionen der Inflation. Im Allgemeinen geht Inflation davon aus, dass zu Beginn des Urknalls Quantenfluktuationen – kurzlebige Energieausbrüche auf subatomarer Ebene – durch die schnelle inflationäre Expansion in Materiefluktuationen umgewandelt wurden, die letztendlich die Entstehung von Sternen und Galaxien ermöglichten. Die einfachsten Versionen der Inflation sagen voraus, dass die größten Schwankungen auch die stärksten sein werden. Die neuen Ergebnisse von WMAP begünstigen diese Signatur.
Die Inflationstheorie sagt voraus, dass dieselben Fluktuationen auch ursprüngliche Gravitationswellen erzeugten, deren Verzerrung der Raumzeit eine Signatur in der CMB-Polarisation hinterlässt. Dies wird ein wichtiges Ziel zukünftiger CMB-Messungen sein, die, falls sie gefunden würden, eine erstaunliche Bestätigung der Inflation liefern würden.
„Inflation war ein erstaunliches Konzept, als es vor 25 Jahren zum ersten Mal vorgeschlagen wurde, und jetzt können wir es mit echten Daten unterstützen“, sagte Gary Hinshaw, WMAP-Teammitglied vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
WMAP, eine Partnerschaft zwischen Goddard und Princeton, wurde am 30. Juni 2001 ins Leben gerufen. Das WMAP-Team umfasst Forscher von US-amerikanischen und kanadischen Universitäten und Instituten. Bilder und Informationen zu WMAP im Web finden Sie unter:
http://www.nasa.gov/vision/universe/wmap_pol.html
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
