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Zum Nachdenken: Die Materie, das Universum und der ganze Rest

Als das Universum etwa td = 380 000 Jahre alt war, wurde es durchsichtig. Deshalb können wir heute Strahlung sehen, die damals in diesem jungen Zustand entstand. Die Temperatur war damals unter die Schwelle von ca. T1 = 3000 K gesunken. Durch die Expansion des Kosmos ist die Temperatur der damals emittierten und heute von uns empfangenen Strahlung auf den mit den Satellitenobservatorien Cobe und WMap präzise vermessenen Wert von T0 = 2.728 K gesunken. Diese Strahlung wird kosmische Hintergrundstrahlung genannt.
Eine qualitative Überlegung macht die Abnahme der Temperatur plausibel: Die Photonendichte sinkt im expandierenden Universum proportional zum wachsenden Volumen (prop. R–3). Deshalb nimmt die Energiedichte der Photonen bei Berücksichtigung der Rotverschiebung (lambda prop. R) proportional zu R–4 ab. Da das Spektrum der Hintergrundstrahlung derjenigen eines Schwarzen Körpers entspricht, gehorcht sie auch während des gesamten Expansionsvorganges dieser Spektralverteilung. Dann aber nimmt die Schwarzkörpertemperatur wegen der Proportionalität der Energiedichte zu T4 gemäß T = R–1 ab. Mit wachsendem Radius muss die Temperatur des Photonengases demnach sinken!

Bei der genauen Analyse muss während der Abkühlung des Universums...

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