Die Reise des Lichts aus dem sehr frühen Universum in die heutigen Teleskope ist lang und kurvenreich. Das frühe Licht reiste Milliarden Jahre, um uns zu erreichen, und auf seinem Weg wurde seine Bahn durch die Gravitationswirkung von Materie abgelenkt, was zu einem verdrehten Lichtmuster führte. Dieses verdrehte Lichtmuster, B-Modes genannt, wurde jetzt registriert. Die Entdeckung wird zu besseren Karten von der Materieverteilung in unserem Universum führen und wurde mit dem South Pole Telescope der National Science Foundation und dem Weltraumobservatorium Herschel gemacht.
Wissenschaftler haben seit langem zwei Typen von B-Modes vorhergesagt: Die kürzlich entdeckten wurden ein paar Milliarden Jahre nach der Entstehung des Universums erzeugt (das Universum ist circa 13,8 Milliarden Jahre alt). Von den anderen, primordialen B-Modes nimmt man an, dass sie erzeugt wurden, als das Universum gerade neu entstanden war – Sekundenbruchteile nach seiner Geburt durch den Urknall.
„Diese neueste Entdeckung ist ein guter Kontrollpunkt auf unserem Weg zur Messung primordialer B-Modes“, sagte Duncan Hanson von der McGill University in Montreal (Kanada), der leitende Autor des neuen Berichts, der am 30. September in der Onlineausgabe der Physical Review Letters veröffentlicht wurde. Die schwer nachweisbaren primordialen B-Modes könnten Hinweise darüber enthalten, wie unser Universum entstand. Wissenschaftler durchsuchen zurzeit Daten der Planck-Mission nach ihnen. Sowohl Herschel als auch Planck sind Missionen der European Space Agency (ESA) mit wichtigen Beiträgen der NASA.
Das älteste Licht, das wir heute um uns herum sehen – der sogenannte kosmische Mikrowellen-Hintergrund – reicht bis in eine Zeit ein paar hunderttausend Jahre nach der Entstehung des Universums zurück. Planck produzierte vor kurzem die bislang beste Karte dieses Lichts und enthüllte neue Einzelheiten über das Alter des Universums, seinen Ursprung und das, was sich in ihm befindet. Ein Bruchteil dieses alten Lichts ist polarisiert – ein Prozess, der Lichtwellen in derselben Ebene schwingen lässt. Dasselbe Phänomen tritt auf, wenn Sonnenlicht von Seen oder von Teilchen in unserer Atmosphäre reflektiert wird. Auf der Erde können spezielle Sonnenbrillen dieses polarisierte Licht filtern und den Blendeffekt reduzieren.
Die B-Modes sind ein verdrehtes Muster aus polarisiertem Licht. In der neuen Studie waren die Forscher auf der Jagd nach dem Typ polarisierten Lichts, der von Materie durch einen als Gravitationslinse bezeichneten Prozess verbreitet wird. Dabei lenkt die Gravitationswirkung von Materieansammlungen die Bahn des Lichts ab. Die Signale sind extrem schwach, also nutzten Hanson und seine Kollegen die Infrarotkarte Herschels, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, wo sie suchen müssen. Die Forscher spürten den Signalen dann mit dem South Pole Telescope nach und machten die erstmalige Entdeckung von B-Modes. Dies ist ein wichtiger Schritt, um besser zu kartieren, wie Materie (sowohl normale Materie als auch Dunkle Materie) in unserem Universum verteilt ist. Materieklumpen im frühen Universum waren die Saatkörner für Galaxien wie unsere Milchstraßen-Galaxie.
Astronomen arbeiten fieberhaft daran, als nächstes primordiale B-Modes nachzuweisen. Diese Milliarden Jahre alten Polarisationssignale wären auf langen Wegstrecken viel heller und für eine Mission wie Planck besser zu beobachten. „Die guten Messungen des South Pole Telescope und von Herschel stärken unser Vertrauen in unser aktuelles Modell des Universums“, sagte Olivier Doré, ein Mitglied des US-amerikanischen Planck-Wissenschaftsteams am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien). „Dieses Modell sagt uns allerdings nicht, wie stark das primordiale Signal selbst sein sollte. Deswegen betreten wir hier aufgeregt ein neues und möglicherweise sehr, sehr altes Gebiet.“
Herschel ist eine Mission der European Space Agency mit wissenschaftlichen Instrumenten, die von einem Konsortium europäischer Institute bereitgestellt wurden. Wichtige Beiträge steuerte die NASA bei. Das Herschel Project Office der NASA hat seinen Sitz am Jet Propulsion Laboratory in Pasadena (Kalifornien). Das JPL lieferte entscheidende Technologien für zwei der drei wissenschaftlichen Instrumente Herschels. Das NASA Herschel Science Center gehört zum Infrared Processing and Analysis Center am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena und unterstützt die astronomische Gemeinschaft in den USA. Das Caltech betreibt das JPL für die NASA.
Planck ist eine ESA-Mission, wobei wichtige Beiträge von der NASA stammen. Das Planck Project Office der NASA ist am Jet Propulsion Laboratory eingerichtet. Das JPL leistete wichtige Beiträge für die beiden wissenschaftlichen Instrumente Plancks. Planck-Wissenschaftler aus Europa, Kanada und den USA arbeiten zusammen, um die Planck-Daten zu analysieren.
ESA-Meldung über diese Arbeit:
Herschel helps find elusive signals from the early Universe
Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-301
(THK)
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