Der kosmische Mikrowellenhintergrund

Zusammenfassung

Kaum eine Beobachtung hat die moderne Kosmologie derart geprägt wie die genaue Vermessung der Temperatur- und Polarisationsschwankungen im kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB). Wir hatten in Kap. 3 besprochen, dass die Restwärmestrahlung des heißen Anfangs unseres Universums durch ihre nahezu perfekte Isotropie eine der Symmetrieannahmen stützt, die dem kosmologischen Standardmodell zugrunde liegen. Die Existenz ausgeprägter Strukturen im heutigen Universum lässt erwarten, dass auch der CMB gewisse Unregelmäßigkeiten zeigen sollte.

Um diese Strukturen geht es in diesem Kapitel. Sie wurden 1992 mit dem Satelliten Cobe entdeckt. Weitere Beobachtungen erlaubten eine beeindruckend genaue Vermessung der Temperatur- und Polarisationsschwankungen im CMB. Diese Schwankungen stellen den Zustand des kosmischen Plasmas zu einer Zeit dar, als sein Zustand physikalisch einfach und vergleichsweise leicht zu beschreiben war. Drei Effekte prägen dem CMB seine Strukturen auf: der primordiale Sachs-Wolfe-Effekt, Schallwellen im kosmischen Plasma und die Silk-Dämpfung aufgrund von Photonendiffusion. Diese Effekte werden in diesem Kapitel zunächst besprochen.

Wie der CMB beobachtet und analysiert werden kann, wie er insbesondere trotz der intensiven Vordergrundemission freigelegt werden kann und was bei diesen Analysen herauskam, wird am Beispiel des Planck-Satelliten besprochen. Schließlich gehen wir noch darauf ein, wie aus der Amplitude der Temperaturschwankungen im CMB auf die Amplitude kosmischer Dichteschwankungen geschlossen werden kann.