Mikrowellenhintergrund

Der Mikrowellenhintergrund, auch kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB) genannt, ist die allgegenwärtige Strahlung des frühen Universums. Er erfüllt den gesamten Weltraum in nahezu homogener Weise und stammt aus der Epoche der Rekombination, etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall, als Photonen erstmals frei durch den Raum reisen konnten.

Die Strahlung besitzt ein nahezu perfektes Blackbody-Spektrum mit einer Temperatur von etwa 2,725 Kelvin. Die Fluktuationen in der Temperatur ΔT/T betragen rund 10^-5 und entsprechen winzigen Dichteunterschieden im jungen Universum. Die Messung dieser Anisotropien sowie der Polarisationssignale liefert Informationen über die Geometrie und die Materieinhalte des Universums sowie über Prozesse der Frühphase, einschließlich der Inflation.

Der Mikrowellenhintergrund wurde 1965 zufällig von Arno Penzias und Robert Wilson entdeckt. Seitdem lieferten Missionen wie COBE, WMAP und Planck hochauflösende Karten der Anisotropien und der Polarisation. Die CMB wird zudem durch Effekte wie den Sunyaev-Zel'dovich-Effekt beeinflusst, der durch heißes Gas in Galaxienhaufen entsteht, sowie durch Vordergrundemissionen galaktischer Herkunft, die bei der Datenanalyse getrennt werden müssen.

Durch die Analyse der CMB lassen sich fundamentale Kosmologieparameter bestimmen, darunter die Hubble-Konstante, Dichten von Baryonen, Dunkler Materie und Dunkler Energie sowie der Verlauf der Primordialfluktuationen (Spektralindex n_s). Die CMB gilt als zentrale Bestätigung des Standardmodells der Kosmologie, ΛCDM, und liefert Einblicke in die Frühphase des Universums sowie in die Entstehung der größeren Strukturen.

Zusammenfassend markiert der kosmische Mikrowellenhintergrund einen Schlüsselbeleg für den Urknall und dient Forschern als Probe der grundlegenden Natur des Universums.