Strahlen-Überschuss im Mikrowellen-Hintergrund
Die Messung dieser Hintergrundstrahlung gibt Astronomen heute die Chance, zurück in die Zeit zu blicken, als sich Materie und Strahlung trennten und die großen Materiestrukturen des Kosmos entstanden. Hinweise liefern ihnen unter anderem kleinste Abweichungen der Strahlung von den durchschnittlichen drei Kelvin. Eric Linder vom Lawrence Berkeley National Laboratory und seine Kollegen haben nun die jüngsten Daten von zwei Weltraum-Observatorien ausgewertet, die zurzeit den kosmischen Hintergrund vermessen: dem Planck-Satelliten der europäischen Weltraumagentur ESA und die Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) der NASA. Die neuen Daten liefern eine höhere Auflösung, weniger Störrauschen und eine größere Himmelsabdeckung als alle bisherigen Untersuchungen, wie die Forscher berichten. Und sie enthüllten Überraschendes:
“Wir haben zwar festgestellt, dass die neuen Daten das Standardbild des frühen Universums bestätigen, in der eine Ära der Strahlung von der Dominanz der Materie abgelöst wurde”, erklärt Linder. Aber man habe auch Hinweise darauf gefunden, dass dieser Übergang nicht ganz auf die erwartete Weise stattfand. “Wir haben einen Überschuss an Strahlung gefunden, der nicht auf den Photonen des kosmischen Mikrowellen Hintergrund beruht”, so der Forscher. Dieser Überschuss deute darauf hin, dass es vor der Entstehung der Hintergrundstrahlung bereits relativistische Teilchen gab – Elementarteilchen, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit oder sogar Lichtgeschwindigkeit bewegen und daher besonderen Gesetzen gehorchen.
“Wilde” Neutrinos oder Dunkle Energie?
Einer der Hauptverdächtigen für diese geheimnisvollen Teilchen sind nach Angaben der Forscher sogenannte “wilde” Versionen von Neutrinos, nahezu masselose “Geisterteilchen”, die kaum mit Materie wechselwirken. Sie sind heute nach den Photonen die zweithäufigste Art von freien subatomaren Teilchen im Kosmos – aber sie sind für uns unsichtbar. In jeder Sekunde rasen 100 Billionen dieser winzigen Partikel mit annähernd Lichtgeschwindigkeit durch unseren Körper, ohne dass wir auch nur das Geringste davon spüren. Nach Angaben von Linder und seinen Kollegen könnte es kurz nach dem Urknall nicht nur die heute bekannten Sorten von Neutrinos gegeben haben, sondern noch weitere, bisher nicht im Standardmodell beschriebene – die sie deshalb als “wild” bezeichnen.
Eine andere Erklärung für den Strahlenüberschuss wäre Dunkle Energie – eine der Gravitation entgegenwirkende Kraft, die eine Schlüsselrolle für die schnelle Ausdehnung unseres Universums spielen könnte. Allerdings, betonen die Astrophysiker, wäre auch diese Dunkle Energie des frühen Kosmos verschieden von derjenigen, die der Theorie nach noch heute im Kosmos existiert. “Während die Energiedichte der herkömmlichen Dunklen Energie während des letzten Ausstrahlens der Hintergrundstrahlung rund eine Milliarde mal verdünnt war, gehen die Theorien bei der frühen Dunklen Energie von einer bis zu zehn Millionenfachen Dichte aus”, erklärt Linder. Aber bisher gibt es keine Beweise dafür, dass es diese exotische Form der Energie je gegeben hat. Könnte man sie aber nachweisen, dann würde sie nicht nur Einblick darin geben, was das Universum dazu brachte, sich auszudehnen. Sie könnte auch neue Indizien dafür liefern, ob die String-Theorie und andere Modelle der Physik und Kosmologie stimmen oder nicht.
