Ein neues detailliertes Bild des Säuglingsuniversums, wobei Rot warme Flecken und Blau die kühleren Bereiche anzeigt. Bildnachweis: NASA / WMAP Zum Vergrößern anklicken
Wissenschaftler haben dank neuer Daten der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) der NASA neue Beweise gesammelt, die die inflationäre Expansionstheorie stützen. Das Raumschiff hat die kosmische Hintergrundstrahlung kontinuierlich beobachtet. das Nachglühen des Urknalls. Diese jüngsten Beobachtungen ergaben eine Karte des Himmels, die so detailliert war, dass Wissenschaftler verfolgen konnten, wie mikroskopische Schwankungen im Uruniversum in einer Billionstelsekunde schneller Expansion vergrößert wurden, um die Sterne und Galaxien zu erzeugen, die wir heute sehen.
Wissenschaftler, die auf das älteste Licht des Universums zurückblicken, haben neue Beweise, die das Konzept der Inflation unterstützen. Das Konzept besagt, dass sich das Universum zu Beginn des Urknalls in weniger als einer Billionstelsekunde um das Billionenfache seiner Größe vergrößert hat.
Dieser Befund, der mit der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) der NASA gemacht wurde, basiert auf drei Jahren kontinuierlicher Beobachtung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB), des Nachleuchtlichts, das erzeugt wurde, als das Universum weniger als eine Million Jahre alt war.
Mit WMAP-Polarisationsdaten können Wissenschaftler erstmals zwischen konkurrierenden Inflationsmodellen unterscheiden. Dies ist ein Meilenstein in der Kosmologie. "Wir können jetzt zwischen verschiedenen Versionen des Geschehens innerhalb der ersten Billionstelsekunde des Universums unterscheiden", sagte Charles Bennett, Principal Investigator der WMAP an der Johns Hopkins University in Baltimore. "Je länger WMAP beobachtet, desto mehr zeigt es, wie unser Universum von mikroskopischen Quantenfluktuationen zu den riesigen Weiten von Sternen und Galaxien gewachsen ist, die wir heute sehen."
Frühere WMAP-Ergebnisse konzentrierten sich auf die Temperaturschwankungen dieses Lichts, die ein genaues Alter des Universums und Einblicke in seine Geometrie und Zusammensetzung lieferten. Die neuen WMAP-Beobachtungen liefern nicht nur eine detailliertere Temperaturkarte, sondern auch die erste Vollhimmelkarte der Polarisation des CMB. Dieser große Durchbruch wird es Wissenschaftlern ermöglichen, viel tiefere Einblicke in das zu erhalten, was innerhalb der ersten Billionstelsekunde des Universums passiert ist. Die WMAP-Ergebnisse wurden an das Astrophysical Journal übermittelt und sind unter veröffentlicht
http://wmap.gsfc.nasa.gov/results
Die Urknallphysik beschreibt, wie sich Materie und Energie in den letzten 13,7 Milliarden Jahren entwickelt haben. WMAPs Beobachtung der Decke kühler Mikrowellenstrahlung, die das Universum durchdringt, zeigt Muster, die die Keime dessen markieren, was zu Sternen und Galaxien gewachsen ist. Die Muster sind winzige Temperaturunterschiede innerhalb dieses außerordentlich gleichmäßigen Lichts. WMAP erkennt Temperaturschwankungen auf einem Niveau von weniger als einem Millionstel Grad.
WMAP kann Merkmale im kosmischen Mikrowellenhintergrund basierend auf der Polarisation oder der Art und Weise, wie Licht durch die Umgebung, durch die es hindurchgeht, verändert wird, auflösen. Beispielsweise wird Sonnenlicht, das von einem glänzenden Objekt reflektiert wird, polarisiert. Der Vergleich der Helligkeit breiter Merkmale mit kompakten Merkmalen im Mikrowellenhintergrund oder im Nachleuchtlicht hilft dabei, die Geschichte des Säuglingsuniversums zu erzählen. Eine lang gehegte Vorhersage war, dass die Helligkeit für Merkmale aller Größen gleich sein würde. Im Gegensatz dazu sagen die einfachsten Versionen der Inflation voraus, dass die relative Helligkeit abnimmt, wenn die Merkmale klein werden, ein Trend, der in den neuen Daten zu sehen ist.
"Dies ist brandneues Gebiet", sagte WMAP-Teammitglied Lyman Page von der Princeton University in Princeton, New Jersey. "Die Polarisationsdaten werden stärker, wenn WMAP weiterhin den Mikrowellenhintergrund beobachtet." Die neuen Ergebnisse von WMAP erhöhen die Dringlichkeit, das Gravitationswellenzeichen der Inflation zu suchen. Wenn Gravitationswellen in zukünftigen Messungen beobachtet werden, wäre dies ein solider Beweis für die Inflation. “
Mit einer reichhaltigeren Temperaturkarte und der neuen Polarisationskarte bevorzugen WMAP-Daten die einfachsten Versionen der Inflation. Generell geht die Inflation davon aus, dass zu Beginn des Urknalls Quantenfluktuationen - kurzlebige Energiestöße auf subatomarer Ebene - durch die rasche inflationäre Expansion in Fluktuationen der Materie umgewandelt wurden, die letztendlich die Bildung von Sternen und Galaxien ermöglichten. Die einfachsten Versionen der Inflation sagen voraus, dass die größten Schwankungen auch am stärksten sein werden. Die neuen Ergebnisse von WMAP sprechen für diese Signatur.
Die Inflationstheorie sagt voraus, dass dieselben Fluktuationen auch primordiale Gravitationswellen erzeugten, deren Verzerrung der Raumzeit eine Signatur in der CMB-Polarisation hinterlässt. Dies wird ein wichtiges Ziel zukünftiger CMB-Messungen sein, die, wenn sie gefunden werden, eine erstaunliche Bestätigung der Inflation liefern würden.
"Inflation war ein erstaunliches Konzept, als es vor 25 Jahren erstmals vorgeschlagen wurde, und jetzt können wir es mit realen Daten unterstützen", sagte WMAP-Teammitglied Gary Hinshaw vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md.
WMAP, eine Partnerschaft zwischen Goddard und Princeton, wurde am 30. Juni 2001 ins Leben gerufen. Das WMAP-Team besteht aus Forschern an US-amerikanischen und kanadischen Universitäten und Instituten. Bilder und Informationen zu WMAP im Internet finden Sie unter:
http://www.nasa.gov/vision/universe/wmap_pol.html
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
