171 37Kosmologie Protonen, Elektronen und Photonen. Letztere wurden immer wieder von den Elektronen gestreut, wie das Licht an Nebeltröpfchen. Das Universum (die Nebelwand) war undurchsichtig. Bei der weiteren Ausdehnung des Universums kühlt sich dieses weiter ab. Nach etwa 380 000 Jahren ist es ca. 3000 K „kalt“. Bei dieser Temperatur verbinden sich schlagartig die Protonen und Elektronen zu neutralen Wasserstoffatomen (sogenannte Rekombination). Die Photonen treffen nur noch selten auf Elektronen, können sich im Universum frei ausbreiten. Der Kosmos ist durchsichtig geworden! Die Strahlung, die zu diesem Zeitpunkt ausgesendet wurde, sehen wir wegen der Expansion des Universums extrem rotverschoben als die von Penzias und Wilson entdeckte 3 K Hintergrundstrahlung. Es muss nicht näher erläutert werden, dass die Mikrowellenhintergrundstrahlung eine starke Stütze für das Urknallmodell ist. Trotzdem gibt es ein Problem: Wenn die Hintergrundstrahlung wirklich so gleichförmig ist wie beobachtet, wo kommen dann die Strukturen im Universum her? Die Materie ist in ihm nun wirklich nicht gleichmäßig verteilt, sondern konzentriert sich in Galaxienhaufen, Galaxien, Sternen usw. Abb. 37.7 E Durch den Satelliten COBE gemessenes Spektrum (Intensität als Funktion der Wellenlänge) der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung. Die Fehlerbalken der Datenpunkte sind kleiner als die Dicke der Modellkurve, ein Planck-Spektrum mit der Temperatur T = 2,7 K. Re la ti ve S tr ah lu ng si nt en si tä t Wellenlänge in mm 0,5 1 2 5 10 Abb. 37.8 E COBE-Aufnahme der Hintergrundstrahlung. Rote Farbe bedeutet eine etwas höhere, blaue eine etwas niedrigere Temperatur als deren mittlerer Wert. a) Die Dipolverteilung der Temperatur am Himmel stammt von der Bewegung der Sonne gegenüber dem Hintergrund. b) Der Dipoleffekt ist abgezogen. Die Emission der Milchstraße wird deutlich sichtbar. c) Die Milchstraßenemission ist abgezogen. Die kosmischen Fluktuationen werden sichtbar. Der Unterschied zwischen den Temperaturen der blauen und roten Gebiete beträgt etwa 10–5 K! a) b) c) 1989 startete die NASA das Weltraumteleskop COBE (Cosmic Background Explorer), um die spektrale Intensität der Hintergrundstrahlung genau zu messen (Abb. 37.7) und nach Temperaturschwankungen dieser Strahlung zu fahnden, aus denen sich dann im Laufe der Entwicklung des Universums dessen Strukturen herausbilden könnten. 1993 lagen die ersten revolutionären Ergebnisse vor. Die vorausgesagten Temperaturschwankungen wurden tatsächlich beobachtet (Abb. 37.8). N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s