CL033 Das Echo des Urknalls

Cosmic Latte

Die Episode über die kosmische Hintergrundstrahlung - was vom Urknall übrig blieb

Fragen über die Gammablitze und die Zerstörung der Erde

Wir beginnen die Folge mit einem kurzen Rückblick auf Folge 28, in der Jana von den Gammablitzen erzählt hat. Einige von euch hatten da noch Fragen, zum Beispiel wie lange so ein Gammablitz dauert. Die Antwort: Kommt drauf an, ein paar Millisekunden bis ein paar Minuten.

Und wie nahe muss so eine Explosion stattfinden, damit sie uns gefährlich wird? Wenn der Gammablitz weniger als 200 Lichtjahre weit weg ist, dann ist die Energie groß genug, um die Erde zu verdampfen. Ist er weiter weg (bis zu 6500 Lichtjahre) kann die Energie immer noch reichen, um die Ozonschicht zu zerstören, so dass die Erde der UV-Strahlung der Sonne ungeschützt ausgesetzt ist, was für die Lebewesen unangenehme Folgen hätte. Ein typischer Gammablitz würde global im Schnitt 38% der Ozonschicht zerstören, lokal bis zu 74%; die signifikante Reduzierung (min. 10%) würde etwa 7 Jahre andauern.

Die Gammastrahlung kann auch zur Entstehung von Stickstoffdioxid führen, wodurch weniger Sonnenlicht die Erde erreicht, was zu einer globalen Abkühlung führt und saurem Regen.

Mehr dazu könnt ihr in dieser Arbeit lesen.

Tscherenkow-Strahlung

Hans hat uns von seinen Erfahrungen mit Tscherenkow-Strahlung in AKWs erzäht, was zu einer Diskussion des seltsamen AKW Zwentendorf in Österreich geführt hat. Das wurde komplett fertig gebaut, aber nie in Betrieb genommen. Aber immerhin kann man jetzt dort aus nächster Nähe anschauen, wie so ein Ding aussieht.

Das Echo des Urknalls - die kosmische Hintergrundstrahlung

Die kosmische Hintergrundstrahlung (auch "cosmic microwave background - CMB) ist ein Relikt aus der Frühzeit des Universums und füllt das ganze Universum. Sie dient als Beleg für die Urknalltheorie und ist nicht zu verwechseln mit der kosmischen Strahlung.

Etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall kühlte das Universum soweit ab, dass sich neutrale Atome bilden konnten. Vor dieser "Rekombination" war das Universum ein undurchsichtiges Plasma aus Atomkernen, Elektronen und Photonen. Nach dem sich die Elektronen dann aber an die Atomkerne gebunden hatten ("Rekombination") konnten sich die Photonen frei bewegen und in alle Richtungen ausbreiten. Das ist die kosmische Hintergrundstrahlung, die sich von allen Punkten des Universums in alle Richtungen ausbreitet. Diese ursprüngliche hochenergetische Strahlung hat sich durch die Expansion des Universums mittlerweile "abgekühlt" und ist heute langwellige Mikrowellenstrahlung mit einer Temperatur von circa 3 Kelvin.

1964 entdeckten Arno Penzias und Robert Wilson zufällig dieses kosmische Rauschen mit einer Funkantenne. Für ihre Entdeckung erhielten sie 1978 den Nobelpreis. Die Theorie dazu wurde aber bereits in den 1940er Jahren von Wissenschaftlern wie George Gamow und Ralph Alpher entwickelt.

Jeder Kubikzentimeter Weltraum enthält durchschnittlich 400 Photonen der Hintergrundstrahlung und wo immer man sich auch befindet, kann man sie beobachten.

Mit Weltraumteleskopen konnten immer bessere Messungen angestellt werden:

• COBE (1989): Erste detaillierte Untersuchung des CMB, entdeckte Temperaturschwankungen und bestätigte das Urknallmodell.
• WMAP (2001-2010): Verbesserte die Präzision der CMB-Messungen, bestätigte die Zusammensetzung des Universums und die kosmologischen Parameter.
• Planck (2009-2013): Lieferte die genauesten Messungen der CMB, bestätigte das Standardmodell der Kosmologie und enthüllte neue Details über das frühe Universum.

Boden- und ballongestützte Experimente wie BICEP2 und das South Pole Telescope untersuchen die CMB-Polarisation und suchen nach primordialen Gravitationswellen, um mehr über die kosmische Inflation zu erfahren.

Der CMB ist wie ein "Babyfoto" des Universums. Er zeigt minimale Dichtefluktuationen, die zur Bildung von Sternen und Galaxien führten. Diese winzigen Variationen sind der Ursprung aller großen Strukturen, die wir heute sehen.

Die kosmische Hintergrundstrahlung ist ein faszinierendes Fenster in die frühe Geschichte unseres Universums und bestätigt die Theorien zur Entstehung und Entwicklung des Kosmos.

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