Planck stellt Vermessung ein

2-01_planck-himmel_g — Eine frühe Karte des gesamten Mikrowellenhimmels, die bei der ersten Himmelsdurchmusterung von Planck gewonnen wurde. Sie ist auf die Ebene unseres Milchstraßensystems projiziert, die horizontal durch die Mitte der Karte verläuft. Die Karte wird von der Mikrowellenstrahlung unserer Galaxis dominiert. Oberhalb und unterhalb der Ebene des Milchstraßensystems schimmert in rötlichen Farbtönen der kosmische Mikrowellenhintergund durch. [ESA/Planck Collaboration]

In der Brennebene des Teleskops befinden sich das Low Frequency Instrument und das High Frequency Instrument, die mit insgesamt 74 Detektoren für neun verschiedene Frequenzkanäle ausgestattet sind. Diese Detektoren müssen auf wenige Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden, damit sie das schwache Mikrowellensignal nicht durch ihre eigene Wärmestrahlung stören. [ESA/AOES Medialab]

Das war, soviel kann man jetzt schon sagen, eine erfolgreiche Mission: Nachdem in der zweiten Januarwoche planmäßig das flüssige Helium als Kühlmittel an Bord des europäischen Astronomie-Satelliten Planck aufgebraucht war, hat sein Hochfrequenz-Instrument die Vermessung der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung – das Nachglühen des Urknalls – eingestellt. Allerdings bedeutet das Abschalten des High Frequency Instruments nicht auch gleichzeitig das gänzliche Ende der Vermessungsarbeiten. Während es seine Betriebstemperatur 2,7°C über dem absoluten Nullpunkt hat, arbeitet das Low Frequency Instrument (LFI) auch bei etwas höheren Temperaturen. Die weiterhin gesammelten Daten des LFI sollen zur Kalibrierung der Hochfrequenzdaten dienen, und so die Planck-Karten des Mikrowellenhintergrundes noch weiter verfeinern.

15 Monate länger als ursprünglich veranschlagt hielt sich der Satellit im Dienst und lichtete während dieser Zeit den gesamten Himmel fünfmal ab. Nach heutiger Vorstellung gilt die auch Cosmic Microwave Background Radiation (CMBR, oft auch nur CMB) genannte Strahlung als Beleg für die Urknalltheorie (Standardmodell) und soll hiernach aus der Zeit etwa 380000 Jahre nach dem Urknall stammen. Vor diesem Zeitpunkt standen Strahlung und Materie im thermischen Gleichgewicht. Infolge der Expansion des Universums sanken die Temperatur und die Dichte des gekoppelten Strahlungs-Materie-Gemisches mit der Zeit, bis schließlich bei einer Temperatur von etwa 2800°C Protonen und Elektronen elektrisch neutralen Wasserstoff bilden konnten, was in der Physik als Rekombination bezeichnet wird. Das Fehlen freier Elektronen und Protonen führte dazu, dass die Strahlung nicht mehr mit der Materie wechselwirken konnte – das Universum wurde »durchsichtig«. Die mit Plancks Hilfe erstellte Himmelskarte soll mit konkurrierenden theoretischen Modellen abgeglichen werden, um so mehr über die Frühzeit des Universums – lange bevor sich Galaxien und die ersten Sterne bildeten – zu erfahren. Aber auch über dessen Struktur und Zusammensetzung, etwa welchen Anteil gewöhnliche und Dunkle Materie ausmachen, können Erkenntnisse gewonnen werden. Wegen der aufwändigen Analyse werden die ersten Ergebnisse über den Urknall sowie das sehr frühe Universum allerdings frühestens in einem Jahr erwartet.

Lars-C. Depka

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