Einführung

Eine internationale Forschungsgruppe hat die bislang detaillierteste und genaueste Aufnahme der frühesten Epoche des Universums erstellt. Diese bahnbrechenden Daten, die mit dem Atacama Cosmology Telescope (ACT) gesammelt wurden, zeigen den Zustand des Kosmos etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall. Vergleichbar mit einem Foto eines mehrere Stunden alten Babys, wie die Universität Princeton veranschaulicht, bieten diese Informationen nun erstmals Einblicke in die Polarisierung der Signale, was unglaublich wertvolle Erkenntnisse über diese entscheidende Entwicklungsphase des Universums liefert.

Die Bedeutung der ältesten Signale

Die ältesten nachweisbaren Signale sind Grundpfeiler für unser Verständnis des Kosmos. Vor der Epoche, in der die Strahlung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) entstand, war das Universum von undurchsichtigem Plasma geprägt. Die aktuellen Daten übertreffen die vorherigen Messungen des ESA-Weltraumteleskops Planck durch eine fünfmal höhere Auflösung und deutlich verbesserte Genauigkeit. Die Informationen zur Polarisierung bieten zudem Einblicke in die Bewegungen von Wasserstoff und Helium, die sich bereits lange vor der Entstehung der ersten Sterne bewegten.

Bestimmung der Universumsgröße

Auf Basis dieser präzisen Karte konnten Forscher die Größe des beobachtbaren Universums genauer bestimmen. Es reicht nun nahezu 50 Milliarden Lichtjahre in alle Richtungen und beinhaltet die Masse von schätzungsweise 1900 × 10²¹ Sonnen, was die Masse von fast 2 Quadrillionen Sonnen entspricht. Dabei entfallen lediglich etwa 100 × 10²¹ Sonnenmassen auf normale Materie, während dunkle Materie rund 500 × 10²¹ Sonnenmassen ausmacht. Die restlichen 1300 × 10²¹ Sonnenmassen sind auf dunkle Energie zurückzuführen.

Bestätigung des Standardmodells der Kosmologie

Die neue CMB-Karte untermauert weiterhin das Standardmodell der Kosmologie. Die Ergebnisse bestätigen das Alter des Universums von 13,8 Milliarden Jahren mit einem minimalen Unsicherheitsfaktor von nur 0,1 Prozent. Die präzisen Messungen haben zudem frühere Schätzungen zur Expansion des Kosmos validiert, doch die sogenannte Hubble-Spannung – die Diskrepanz zwischen den gemessenen und theoretisch erwarteten Expansionsraten – bleibt bestehen. Es gibt weiterhin keine eindeutigen Erklärungen für diese Abweichung.

Ausblicke auf zukünftige Forschungen

Die Forschung hat auch die Daten auf mögliche Hinweise auf neue physikalische Phänomene getestet, doch keine neuen Entdeckungen wurden gemacht. Das anscheinend simple Modell des Universums wurde erneut gestärkt, während die meisten konkurrierenden Modelle durch die Daten ausgeschlossen wurden. Die Datenerhebung erstreckte sich über fünf Jahre, mit den nun ausgewerteten Messungen, die 2022 abgeschlossen wurden. Zukünftige Untersuchungen sollen von einem neuen Instrument übernommen werden. Die Ergebnisse dieser bedeutenden Studie werden am heutigen Mittwoch auf der Jahreskonferenz der American Physical Society präsentiert und sind online einsehbar.