Kosmische Hintergrundstrahlung
Formel
Kosmische Hintergrundstrahlung
Bevor sich die nach außen elektrisch neutralen Atome bildeten, war das Universum im thermischen Gleichgewicht, bei einer Temperatur von ca. 3.000 K, da es von einem elektrisch geladenen heißen Gas (Plasma aus freien Elektronen und Protonen) und von Photonen erfüllt war, die sich in der GUT Ära bei der Annihilation von Materie und Antimaterie gebildet hatten. GUT steht für Grand Unified Theory, sie vereinigt die starke und die schwache Wechselwirkung mit der elektromagnetischen Wechselwirkung. Die GUT Ära liegt zeitlich nach der Planck-Ära und vor der Inflation des Universums.
In der Epoche der Rekombination, also ca. 380.000 Jahre nach dem Urknall fangen die ionisierten Atomkerne die freien Elektronen ein und bilden Atome. Dadurch werden Strahlung und Materie entkoppelt, und die Photonen der GUT-Ära fliegen nun ungehindert durch das „durchsichtig“ gewordene Universum.
Die Strahlung die damals bei 3000 K ins Universum ausgesendet wurde, hat sich durch die zwischenzeitliche Expansion des Universums auf eine Schwarzkörperstrahlung von 2,7 K abgekühlt und wurde rotverschoben.
\(T = 2,725\,\,K\)
Die damals entstandene „kosmische Hintergrundstrahlung“ kann seit dem Jahr 1964 als Mikrowellenstrahlung gemessen werden
Obwohl die Strahlung hochgradig gleichförmig aus allen Richtungen des Universums ist, gibt es dennoch kleinste Schwankungen im Bereich von 10-6 K , deren Ursache in der unterschiedlichen Dichte des Universums in der Epoche der Rekombination gesehen wird. In Regionen aus denen die Hintergrundstrahlung geringfügig stärker ist, findet sich auch eine höhere Massendichte (Galaxien,..) als in Regionen niederer Temperatur.
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Wissenspfad
Zur aktuellen Lerneinheit empfohlenes Vorwissen
Entstehungsgeschichte des Universums | Das Standardmodell der Kosmologie beschreibt die Expansion des Universums seit der Planckzeit |
Aktuelle Lerneinheit
Kosmische Hintergrundstrahlung | In der Epoche der Rekombination fangen ionisierte Atomkerne die freien Elektronen ein und bilden Atome. Die Strahlung die damals bei 3000 K in Universum ausgesendet wurde ist heute auf 2,7K abgekühlt und bildet die Kosmische Hintergrundstrahlung. |
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Zusammensetzung des Universums gemäß dem Standardmodell der Kosmologie | Gemäß dem Standardmodell der Kosmologie setzt sich das Universum zusammen aus 4 Komponenten zusammen. Die gewöhnliche Materie im Standardmodell der Kosmologie setzt sich aus 6 Leptonen und 6 Quarks zusammen. Die Dunkle Materie, so es sie gibt, wäre neben den 6 Leptonen und den 6 Quarks eine dritte Materieteilchenart. Die dunkle Energie stellt ein verteiltes Energiefeld dar, welches auf Grund einer negativ wirkenden Gravitationskraft die Expansion vom Universum geschleunigt. Neutrinos sind elektrisch neutrale Teilchen, die eine sehr kleine, von null verschiedene, Ruhemasse besitzen. |