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Hintergrundstrahlung: Das größte und kälteste Nichts im All

Intergalaktischer Supervoid ist Ursache für Schwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung
Cold Spot der kosmischen Hintergrundstrahlung

Die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung erfüllt gleichmäßig das ganze Universum. Sie gilt als Zeitzeugin des jungen Kosmos und damit als Beleg für den Urknall. Die Raumsonde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) zeichnete eine Karte dieser Strahlung für den gesamten Himmel auf. Die Ergebnisse zeigten neben geringen statistischen Schwankungen auch den so genannten Cold Spot im Sternbild Eridanus, der aus dem ansonsten sehr homogenen Bild heraussticht: Um 70 Mikrokelvin unterschreitet die Temperatur in diesem Bereich den Durchschnitt der Hintergrundstrahlung.

Forscher von der University of Hawaii haben sich dieses kalten Flecks jetzt angenommen. Zur Klärung der ungewöhnlichen Erscheinung erstellten sie eine Karte für die Verteilung der Galaxien. Dabei entdeckten sie eine Region mit niedriger Dichte und enormer Größe. In diesem 1,8 Milliarden Lichtjahre großen Gebiet befindet sich ein so genannter Supervoid, also ein leerer Bereich im Weltraum, in dem gar keine oder nur wenige Galaxien vorhanden sind.

Temperaturverteilung der kosmischen Hintergrundstrahlung | Darstellung der Mikrowellenhintergrundstrahlung mit Fokus auf dem Cold Spot.

Verbreiten sich die Mikrowellen der Hintergrundstrahlung durch diese Leere, wirkt sie wie eine Art energetische Barriere. Diesen Wall zu überwinden, kostet die Mikrowellen Energie. In der Zeit, die sie für die Durchquerung benötigen, dehnt sich das Universum aus – der Berg wird gleichsam auseinandergezogen und damit flacher. Das heißt, wenn die Strahlen den Gipfel erreichen, können sie durch den Weg nach unten nicht wieder so viel Energie zurückgewinnen, wie sie für das Erklimmen aufgewandt haben. Sie haben also Energie verloren, die detektierte Temperatur ist geringer. Dieses Phänomen wird als Sachs-Wolfe-Effekt bezeichnet und geht in dieser speziellen Form auf die beschleunigte Ausdehnung des Universums zurück, die mutmaßlich von der dunklen Energie angetrieben wird.

Das Forscherteam um István Szapudi stellte allerdings fest, dass allein durch diesen Effekt der Temperaturunterschied von 70 Mikrokelvin nicht vollständig erklärt werden kann. Aber sie schließen aus, dass der Cold Spot und der Supervoid zufällig an derselben Stelle entstanden sind; folglich muss es einen Zusammenhang geben. Für weitere Untersuchungen zur Belegung ihrer These benötigen die Wissenschaftler Daten zur Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung über einen größeren Bereich des Himmels.

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