Bereits 2013 veröffentlichte die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ihre erste Analyse der von der Planck-Observatorium . Zwischen 2009 und 2013 beobachtete diese Raumsonde die Überreste der Strahlung, die das Universum unmittelbar nach dem Urknall erfüllte – die Kosmischer Mikrowellen-Hintergrund (CMB) – mit der höchsten Empfindlichkeit aller bisherigen Missionen und in mehreren Wellenlängen.
Neben der weitgehenden Bestätigung aktueller Theorien zur Entwicklung des Universums enthüllte Plancks erste Karte auch eine Reihe von Temperaturanomalien – wie die CMB „kalte Stelle“ – das ist schwer zu erklären. Leider hat das Team der Planck Collaboration bei der neuesten Analyse der Missionsdaten festgestellt keine neuen Beweise für diese Anomalien, was bedeutet, dass den Astrophysikern noch eine Erklärung fehlt.
Diese Analyse mit dem Titel „ Planck-Ergebnisse 2018. VII. Isotropie und Statistik des CMB “, wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichtAstronomie und Astrophysik. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das CMB das älteste Licht im bekannten Universum ist, das etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall entstand. Die erste Analyse der Planck-Mission, die 2013 veröffentlicht wurde, konzentrierte sich hauptsächlich auf die Temperatur dieser Hintergrundstrahlung, insbesondere auf die schwachen Anomalien in den Temperaturdaten.
Diese Anomalien traten in großen Winkelskalen auf und zeigten, dass das von bestimmten Regionen des CMB kommende Signal etwa zehn Prozent schwächer war als das, was das Standardmodell der Kosmologie vorhersagt. Dies war insbesondere in den beiden gegenüberliegenden Himmelshälften und um den „Cold Spot“ der Fall – eine große Region mit einem ungewöhnlich steilen Temperaturprofil.
Diese Anomalien erregten großes Aufsehen in der astronomischen Gemeinschaft, da sie mit kosmologischen Standardmodellen nicht erklärt werden konnten. Nachdem die Möglichkeit ausgeschlossen wurde, dass es sich um Artefakte in den Daten handelte, die durch das Verhalten des Satelliten oder die Datenverarbeitung erzeugt wurden, sahen sich Astronomen immer noch mit der Möglichkeit konfrontiert, dass es sich um statistische Zufallszahlen handelte (sehr seltene, aber mögliche Schwankungen beim Standardmodell).
Das Vorhandensein dieser Anomalien inspirierte auch alle Arten wilder Theorien, angefangen von der Existenz neuer Physik oder einer Superleere zu einem Einbruch von ein anderes Universum . Um dieses Rätsel weiter zu untersuchen, beschloss das Team der Planck-Kollaboration, eine sorgfältige Analyse der vom Observatorium gesammelten Mehrfrequenzdaten durchzuführen, um die Polarisation des CMB zu messen.
Polarisationsmessungen gelten als die nächste Grenze in der CMB-Forschung, die sich damit befasst, wie das älteste Licht im Universum gestreut wurde, indem es von Elektronenteilchen abprallte, kurz bevor sie sich zu Wasserstoffatomen sammelten. Eine zentrale Motivation für diese Arbeit ist die Inflationstheorie, die postuliert, dass sich die Größe des Universums unmittelbar nach dem Urknall immens ausgedehnt hat.
Die CMB-Polarisation auf großen Winkelskalen. Urheberrecht: ESA/Planck-Kollaboration
Diese Theorie ist ein weiterer Weg, mit dem Astrophysiker versuchen, die Existenz der CMB-Temperaturanomalien aufzulösen. Durch die Untersuchung der Planck-Daten konnte das Team Vordergrundquellen von Mikrowellenemissionen (wie Gas und Staub in unserer eigenen Milchstraße) eliminieren und lieferte die bisher besten Messungen der CMB-Polarisation.
Da die Polarisation eine fast unabhängige Sicht auf die CMB bietet, würde das Auftreten der Anomalien dort das Vertrauen der Astronomen erhöhen, dass sie durch etwas verursacht wurden und nicht einfach nur statistische Zufallszahlen sind. Das Team sah jedoch keine offensichtlichen Anzeichen für die Anomalien, abgesehen von schwachen Hinweisen in den Polarisationsdaten.
Wie Enrique Martínez González, ein Forscher des Instituto de Física de Cantabria und Mitautor des Papiers, in einem ESA Pressemitteilung :
'Wir haben einige Hinweise darauf, dass in den Polarisationskarten eine Potenzasymmetrie ähnlich der in den Temperaturkarten beobachteten vorliegen könnte, obwohl sie statistisch nicht überzeugend bleibt. '
Dies scheint zwar darauf hinzudeuten, dass es sich bei den Anomalien eher um statistische Zufälle handelt, schließt jedoch die Möglichkeit einer neuen Physik nicht aus. Leider gibt es keine Erklärung dafür, was die Temperatur des CMB beeinflussen könnte, aber nicht seine Polarisation. In dieser Hinsicht hat die neue Analyse neue und wichtige Beschränkungen dafür geschaffen, was diese Physik sein könnte.
Die CMB-Temperaturschwankungen auf großen Winkelskalen. Quelle: ESA/Planck-Kollaboration
Krzysztof M. Górski, ein Forscher des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA und einer der Co-Autoren des neuen Papiers, genannt :
'Wir sagten zum Zeitpunkt der ersten Veröffentlichung, dass Planck die Anomalien anhand seiner Polarisationsdaten testen würde. Der erste Satz von Polarisationskarten, die für diesen Zweck sauber genug sind, wurde 2018 veröffentlicht, jetzt liegen die Ergebnisse vor.“
Es wird zwar eine weitere Analyse der Planck-Ergebnisse geben, es wird jedoch nicht davon ausgegangen, dass sie zu signifikanten neuen Ergebnissen führen wird. Gegenwärtig bleiben die Planck-Durchmusterungen die detailliertesten und vollständigsten Karten, die wir vom ältesten Licht im Universum haben. Bis zu einer weiteren Mission mit höherer Empfindlichkeit werden die Analysen mit Planck-Daten für mindestens ein Jahrzehnt oder so das letzte Wort bleiben.
Das große Geheimnis der CMB-Anisotropien bleibt also vorerst bestehen. Und da die neuesten Analysen neue Physik oder andere Spekulationen nicht ausschließen können, können Wissenschaftler und Enthusiasten weiterhin wagen, dass dies riesige 'kosmische Prellungen' sein könnten, die dadurch verursacht werden, dass unser Universum und andere wie ein Haufen Billardkugeln ineinander rennen.
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