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05.07.10 · 19:37 Uhr
Einmal rum: Planck hat sich das Universum angesehen
Kategorie: Naturwissenschaften · Kommentare: 12
Letztes Jahr im Mai ist Planck, der Satellit der europäischen Raumfahrtagentur ESA ins All gestartet. Seine Aufgabe ist es, den kompletten Himmel im Mikrowellenbereich abzubilden. Das wurde zwar schon auch vorher gemacht - aber kein Teleskop bisher konnte das so gut wie Planck. Seit wenigen Tagen ist Planck nun fertig und den kompletten Himmel einmal abgebildet:
Auf diesem Bild sieht man einiges. Es zeigt die Strahlung die uns vom gesamten Himmel erreicht; in einem Frequenzbereich zwischen 30 GHz und 857 GHz. Man erkennt sofort die Milchstrasse die sich im Zentrum des Bildes von links nach rechts zieht. Über und unter der Ebene der Milchstrasse sieht man ein Netz aus kaltem Staub - dort entstehen neue Sterne. Diese neuen Informationen über Sternentstehungsgebiete sind natürlich äußerst interessanter - aber noch viel spannender sind die Informationen, die uns Planck über das Universum selbst liefern wird. Denn oben und unten im Bild erkennt man noch die gefleckte Struktur des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Das ist die älteste Strahlung die wir beobachten können. Sie stammt aus einer Zeit, als das Universum selbst erst nur einige hunderttausend Jahre alt war. Damals war es noch viel zu heiß - der ganze Raum war voller freier Elektronen. Erst als es kühl genug wurde um die Elektronen an Atomkerne zu binden konnte das Licht sich ungehindert ausbreiten und wurde nicht mehr ständig an den Elektronen gestreut. Das Universum wurde quasi durchsichtig. Infolge der Expansion des Universums und der kosmischen Rotverschiebung sehen wir diese ursprüngliche Strahlung heute im Mikrowellenbereich.
Und wir können einiges daraus lernen! Die Variation des kosmischen Mikrowellenhintergrundes sind einerseits der Ursprung der großen Strukturen im Universum (Galaxien, Galaxienhaufen, usw) - andererseits aber selbst eine Folge von quantenmechanischen Effekten und einem Phänomen, das man "Inflation" nennt. Eine Analyse dieser Hintergrundstrahlung kann genauere Informationen über die Zustände im frühen Universum liefern; kann die Inflationstheorie besser bestätigen - und vielleicht sogar erstmals Belege für die Korrektheit der Stringtheorie liefern!
Soweit ist Planck allerdings noch nicht. Um die reine Hintergrundstrahlung zu bekommen muss aus dem Bild erstmal der Vordergrund (vor allem die Strahlung der Milchstrasse) entfernt werden. Das ist knifflig und dauert. Außerdem beobachtet Planck noch weiter. Der Himmel wird ein zweites Mal durchmustert werden und ein drittes Mal und ein viertes Mal... bis 2012. Und wenn dann die kompletten Daten von vier Jahren vorliegen, dann wird es richtig spannend!
ESA Direktor David Southwood sagt:
"We are opening the door to an Eldorado where scientists can seek the nuggets that will lead to deeper understanding of how our Universe came to be and how it works now"
Ich bin schon gespannt, was wir in diesem El Dorado finden werden...
Autor: Florian Freistetter· 12 Kommentare· Permalink· Trackback-URL
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Kommentare (12)
wie kriegt man eigentlich den vordergrund dann weg... wie hat man das bei wmap gemacht...?
Ich bin schon gespannt auf die neuen Werten für die kosmologischen Parameter!
5 und 19,2
@Florian
Ich habe erhebliche Probleme, mir den Prozess des 'Herausrechnens' der Milchstraße vorzustellen!( Wenn ich einen Gegenstand fotografiere und ihn dann 'Ausschneide', habe ich eine weiße Fläche. Ich kann schließlich nicht wissen/sehen, was dahinter ist!) Wenn die Objekte der Milchstraße 'ausgeschnitten' werden, habe ich doch immer noch keine Informationen dazu, was dahinter ist. Und wenn nur einzelne Frequenzen ausgeblendet werden (z.Bsp. weniger Rotverschiebung weil näher), dann kann es nicht knifflig sein. Also, ich verstehe es nicht!
@MartinS. "Ich habe erhebliche Probleme, mir den Prozess des 'Herausrechnens' der Milchstraße vorzustellen!"
Man weiß, wieviel Strahlung von einem gewissen Punkt am Himmel. Da ist dann alles enthalten: Hintergrund und Vordergrund. Jetzt muss man - zum Beispiel aus anderen Beobachtungen oder eben der Rotverschiebung - wissen, wieviel Strahlung der Vordergrund ausmacht (die Milchstrasse) und das einfach abziehen. Ist aber trotzdem nicht ganz trivial. Die Unterschiede in der Hintergrundstrahlung machen ja nur ein paar tausendstel Grad aus...
@Florian
Wie 'durchdringt' denn Mikrowellenstrahlung fest Objekte (Sonnen & andere Festkörper)?
Oder ist hier auch ein Gravitationslinseneffekt beteiligt? Dann würde es sicherlich aufwändig!
@MartinS:
eine Sonne ein Festkörper?
Das ist aber mutig...
@Bullet
Erbsenzähler! ;-)
Aber ja, Du hast recht - dämlich formuliert! Hätte ich mir die erklärende Klammer gespart, wäre es richtig gewesen. Argh
Na ja, es ist ja so: Röntgenstrahlung durchdringt auch Materie. Und wenn du eine Strahlung hast, die nicht oder nur wenig mit Materie interagiert, dann geht sie durch diese MAterie einfach durch. Deswegen ist IR so gut in der Astronomie. Staubwolkenmaterie interagiert nicht so dolle mit IR - und ist deswegen in jenem Frequenzbereich transparent. Klar, wenn die Materie dann irgendwann sehr dicht wird und sehr viel davon auf einem Haufen versammelt ist, dann gibt es nix, was da durchkommt. Und eine Sonne ist schon ziemlich viel. Aber das feinverteilte interstellare Gas und der Staub spielen in einer ganz anderen und vor allem viel großflächigeren Liga als diese minikleinen scharfen Punkte, die wir "Sterne" nennen und die eigentlich nicht wirklich zur Bildverschlechterung beitragen - außer im (wieder einmal) superdichtgepackten Zentrum der Galaxis. Und da lohnt sich dann der Filter.
Etwas ähnliches kannst du hier auf der Erde mit einem Polfilter machen: eine spiegelnde Fensterscheibe hindet dich daran, hinter dem Fenster etwas zu erkennen. Mit einem Polarisationsfilter kannst du nun die von der Scheibe ausgehenden Reflektionen ausblenden - übrig bleibt für dich das Licht, das aus dem Raum hinter der Scheibe kommt - voilà.
@Bullet
Vielen Dank für die Erklärung. Ich werde an meiner 'Festkörperphysik' weiter arbeiten (das Feinstoffliche liegt aber viieel mehr, das ist immer sooo schön richtig ;-) )
Nochmals danke.
Korrektur:
...liegt MIR aber...
Die Vordergrundstrahlung besteht aus Synchrotonstrahlung relativistischer Elektronen der Milchstraße, thermischer Strahlung von Staub und Bremsstrahlung heissen Gases: Mehr