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Astronomie: Blick ins dunkle Zeitalter

Lange schien die erste Jahrmilliarde des Universums hoffnungslos vor Teleskopen verborgen, denn die Strahlung aus jener Zeit wurde während ihrer Reise durch den Kosmos enorm geschwächt. Doch mit Hilfe moderner Technik spüren Radioastronomen nun den Signalen aus der Frühzeit des Kosmos nach.
Landschaft mit Milchstraße am Nachthimmel

Um eine vage Vorstellung von der Struktur des Universums aus irdischer Sicht zu bekommen, kann man an eine große Wassermelone denken. Unsere Milchstraße ist dann ein Kern in der Mitte. Das Weltall um uns herum – das Fruchtfleisch – enthält zahlreiche weitere Galaxien-»Kerne«, die wir von unserem zentralen Kern aus mit Teleskopen beobachten können. Licht breitet sich mit endlicher Geschwindigkeit aus. Darum erscheinen uns andere Galaxien so, wie sie in der Vergangenheit ausgesehen haben.

Die am weitesten vom Zentrum der Melone entfernten Kerne sind die jüngsten Objekte, die wir mit Hilfe von Teleskopen wahrnehmen können. Wir sehen sie zu einer Zeit, als das Universum etwa ein Dreißigstel seines heutigen Alters von 13,8 Milliarden Jahren hatte. Jenseits davon liegt die dünne grüne Schale der Wassermelone. Sie repräsentiert den gerade einmal 380 000 Jahre alten Kosmos. Er war erfüllt von einer warmen, leuchtenden Suppe subatomarer Teilchen. Wir wissen von dieser frühen kosmischen Epoche, weil wir ihr Licht detektieren können. Dessen Wellen wurden allerdings im Verlauf der langen Reise zu uns mitsamt dem übrigen Kosmos gestreckt. Es erreicht uns heute als schwaches Glimmen im Bereich der Mikrowellenstrahlung.

Zwischen der grünen Schale und dem roten Fruchtfleisch liegt ein besonders geheimnisvoller Abschnitt des beobachtbaren Universums …

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Swing-by – Raumsonde JUICE im Billardspiel mit Mond und Erde

Die europäische Raumsonde JUICE führte ein wichtiges Swing-by-Manöver am Erde-Mond-System durch, um mittels der Schwerkraft zu beschleunigen. Dabei half erstmals auch der Mond mit. Bis 2029 folgen drei weitere Planetenvorbeiflüge, um 2031 dann Jupiter und seine Galileischen Monde zu erreichen. Wir informieren Sie über die Details der Mission. Im zweiten Teil unserer Serie über Observatorien berichten wir über das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird. Ein langjähriger ESO-Mitarbeiter beschreibt uns den Fortschritt des Großprojekts. Das ELT soll ähnliche Durchbrüche wie die Weltraumteleskope Hubble und James Webb ermöglichen. Darüber hinaus beleuchten wir die wissenschaftshistorische Bedeutung der Werke des Philosophen Immanuel Kant, der dieses Jahr 300 Jahre alt geworden wäre, und zeigen in unserem Praxisbericht, wie Sie vom Boden aus mit amateurastronomischen Mitteln Raumstationen am Himmel fotografieren können.

Spektrum der Wissenschaft – Vorstoß zur Sonne

Viele Vorgänge im leuchtenden Plasma unserer Sonne sind noch immer rätselhaft. Neue Raumsonden sowie Beobachtungen vom Erdboden aus sollen dabei helfen, die Phänomene besser zu verstehen. Außerdem im Heft: Höhere Symmetrien tragen zur Lösung physikalischer Rätsel bei – vom Teilchenzerfall bis hin zum Verhalten komplexer Quantensysteme. Wir berichten von Untersuchungen an kopflosen Würmern und winzigen Zellklumpen, die kein Gehirn haben, aber grundlegende kognitive Fähigkeiten. Die Klimaforschung nimmt Aerosole in den Blick, um Klimasimulationen zuverlässiger zu machen. Wussten Sie, dass die statistische Methode des t-Tests in der Guinness-Brauerei erfunden wurde? Daneben berichten wir über codebasierte Kryptografie.

Spektrum - Die Woche – Akustische Kur gegen Stress

Naturgeräusche haben eine unglaublich beruhigende Wirkung auf uns. Wieso das so ist und wie Vogelgezwitscher und Wasserrauschen im Gehirn verarbeitet werden und auf unsere Psyche wirken, lesen Sie in der aktuellen Ausgabe der »Woche«. Außerdem: Läutet das KI-Zeitalter eine neue Ära der Physik ein?

  • Quellen

Barry, N. et al.: Improving the epoch of reionization power spectrum results from Murchison Widefield Array season 1 observations. Astrophysical Journal 884, 2019

Bowman, J. D. et al.: An absorption profile centred at 78 megahertz in the sky-averaged spectrum. Nature 555, 2018

Loeb, A.: The optimal cosmic epoch for precision cosmology. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2012

Mao, Y. et al.: How accurately can 21 cm tomography constrain cosmology? Physical Review D 78, 2008

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