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Weltraumteleskop Planck: Vermessung des Urknallechos abgeschlossen

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Nach 30 Monaten ist das Kühlmittel für die Sensoren an Bord des Weltraumteleskops Planck ausgegangen. Die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung – das Nachglühen des Urknalls – kann deshalb nicht weiter vermessen werden. Allerdings sind die bis jetzt gesammelten Daten viel umfangreicher als erwartet, denn der 2009 gestartete Satellit stand bereits 15 Monate länger im Dienst als ursprünglich veranschlagt. In dieser Zeit lichtete er den gesamten Himmel fünfmal ab und lieferte damit wertvolle Informationen über die Frühzeit des Universums.

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Einblick in den Planck-Satelliten | In der Brennebene des Teleskops befinden sich das "Low Frequency Instrument" und das "High Frequency Instrument", die mit insgesamt 74 Detektoren für neun verschiedene Frequenzkanäle ausgestattet sind. Diese Detektoren müssen auf Temperaturen von weniger als 20 Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden, damit sie das schwache Mikrowellensignal nicht durch ihre eigene Wärmestrahlung stören.

Rund 380 000 Jahre nach dem Urknall war das Weltall so weit abgekühlt, dass sich Atomkerne und Elektronen zu elektrisch neutralen Atomen vereinten. Fortan konnte sich die elektromagnetische Strahlung ungehindert ausbreiten. Noch heute empfangen Astronomen diese Photonen aus allen Richtungen des Universums und erhalten mit ihnen ein Abbild des Weltalls vor rund 13,7 Milliarden Jahren. Planck erfasste diese Mikrowellenstrahlung mit bislang unerreichter Präzision. So werden selbst winzige Energieschwankungen darin sichtbar, die sich auf ebenso winzige Schwankungen in der damaligen Materiedichte zurückführen lassen.

Die mit Plancks Hilfe erstellte Himmelskarte wollen Wissenschaftler dann mit konkurrierenden theoretischen Modellen abgleichen und so mehr über die Frühzeit des Universums – lange bevor sich Galaxien und die ersten Sterne bildeten – erfahren, aber auch über dessen Struktur und Zusammensetzung, etwa welchen Anteil gewöhnliche und Dunkle Materie ausmachen. Wegen der aufwändigen Analyse werden die ersten Ergebnisse über den Urknall sowie das sehr frühe Universum frühestens in einem Jahr erwartet.

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Mikrowellenkarte des gesamten Himmels | Dies ist eine frühe Karte des gesamten Mikrowellenhimmels, die bei der ersten Himmelsdurchmusterung von Planck gewonnen wurde. Sie ist auf die Ebene unseres Milchstraßensystems projiziert, die horizontal durch die Mitte der Karte verläuft. Die Karte wird von der Mikrowellenstrahlung unserer Galaxis dominiert. Oberhalb und unterhalb der Ebene des Milchstraßensystems schimmert in rötlichen Farbtönen der kosmische Mikrowellenhintergund durch.

Während das "High Frequency Instrument" an Bord von Planck nur bei 2,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt funktioniert, kann das "Low Frequency Instrument" auch bei etwas höheren Temperaturen den Himmel vermessen. Mit den in den kommenden Monaten gesammelten Daten wollen die Forscher die Himmelskarten noch genauer machen, indem sie die störenden Einflüsse von anderen Mikrowellenquellen im Weltall erfassen, so dass sie das schwache Hintergrundsignal besser aus den Daten herausfiltern können.

Neben der kosmischen Hintergrundstrahlung weist Planck aber auch näher liegende Mikrowellenquellen nach, etwa die Emission von kaltem Staub im Universum. So erstellten Wissenschaftler mit seiner Hilfe einen Katalog mit bisher unbekannten Galaxienhaufen im fernen Universum, darunter auch einige gigantische "Superhaufen" – vermutlich miteinander verschmolzene Galaxienhaufen. Zudem bestimmte der Satellit den von Sternen im frühen Universum erzeugten Infrarothintergrund so genau wie nie zuvor. Demnach bildeten einige der ersten Galaxien 1000-mal mehr Sterne pro Jahr als unsere eigene Galaxie heute. Weitere Ergebnisse von Planck sollen bereits im kommenden Monat veröffentlicht werden.

3. KW 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 3. KW 2012

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