Die verborgene Wirklichkeit

Princeton erläuterte ihre Theorie über den kosmologischen Ursprung der Hintergrundstrahlung, und das Team von den Bell Labs berichtete in höchst vorsichtigen Formulierungen und ohne jede Erwähnung der Kosmologie über die Entdeckung einer gleichmäßigen Mikrowellenstrahlung, die den Weltraum erfüllt. In keinem der beiden Aufsätze wurden die früheren Arbeiten von Gamow, Alpher und Herman erwähnt. Penzias und Wilson erhielten 1978 für ihre Entdeckung den Physik-Nobelpreis.
    Gamow, Alpher und Herman waren zutiefst bestürzt und bemühten sich in den nachfolgenden Jahren mit aller Kraft um die Anerkennung ihrer Arbeiten. Erst allmählich und viel zu spät räumte die Fachwelt ihnen die Vorreiterrolle bei dieser epochemachenden Entdeckung ein.

    Die gespenstische Einheitlichkeit uralter Photonen
    In den Jahrzehnten seit ihrer Entdeckung ist die kosmische Hintergrundstrahlung für die Kosmologen zu einem unentbehrlichen Hilfsmittel geworden. Der Grund liegt auf der Hand. In vielen Bereichen der Wissenschaft würden Forscher brennend gern einen ungehinderten, direkten Blick in die Vergangenheit werfen. In der Regel müssen sie stattdessen Überreste – verwitterte Fossilien, halb zerfallene Pergamente oder Mumien – untersuchen und daraus ein Bild der früheren Zeiten rekonstruieren. Die Kosmologie ist das einzige Fachgebiet, in dem wir tatsächlich Augenzeugen der Geschichte werden können. Die Lichtpunkte des Sternenhimmels, die wir mit bloßem Auge sehen können, sind Photonenströme, die einige Jahre oder Jahrtausende zu uns auf dem Weg waren. Das Licht noch weiter entfernter Objekte, das mit leistungsfähigen Teleskopen eingefangen wird, ist schon viel länger – manchmal seit Milliarden von Jahren – zu uns unterwegs. Wenn man derart altes Licht betrachtet, sieht man ganz buchstäblich in diese ferne Vergangenheit. Was dort passiert, spielt sich zwar weit von uns entfernt ab, aber die Gleichmäßigkeit des Universums spricht nachdrücklich dafür, dass das, was dort geschehen ist, im Durchschnitt auch in unserer kosmischen Heimatregion vor sich gegangen ist. Wenn wir nach oben blicken, blicken wir zurück.
    Die Photonen der kosmischen Mikrowellenstrahlung eröffnen uns die Möglichkeit, diesen Blick in die Vergangenheit voll und ganz auszunutzen. Ganz gleich, wie weit die Technologie sich noch entwickeln mag, die Mikrowellenphotonen sind die ältesten, die wir je zu Gesicht bekommen können: Ihre noch älteren Vettern waren in dem Nebel, der in früheren Zeiten herrschte, gefangen. Wenn wir die Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung untersuchen, verschaffen wir uns direkte Informationen darüber, welche Verhältnisse vor fast 14 Milliarden Jahren herrschten.
    Wie man aus Berechnungen weiß, flitzen heute rund 400 Millionen solcher kosmischen Mikrowellenphotonen durch jeden Kubikmeter des Weltraums. Mit den Augen können wir sie zwar nicht sehen, aber ein altmodischer Röhrenfernseher ist dazu in der Lage. Ungefähr ein Prozent des »Schnees«, der auf einem Fernsehgerät zu sehen ist, wenn es nicht an eine Antenne angeschlossen oder nicht auf die Frequenz eines aktiven Senders eingestellt ist, entsteht durch den Empfang der Urknall-Photonen. Es ist schon ein seltsamer Gedanke: Die Wellen, die endlose Wiederholungen von Ein Herz und eine Seele oder den Simpsons in unser Wohnzimmer bringen, sind mit einigen der ältesten Fossilien des Universums durchsetzt – ihre Photonen übermitteln ein Drama, das sich abspielte, als der Kosmos erst wenige hunderttausend Jahre alt war.

    Die richtige Vorhersage des Urknallmodelle, wonach der Weltraum mit einer Mikrowellen-Hintergrundstrahlung angefüllt ist, war ein wissenschaftlicher Triumph. In nur dreihundert Jahren gelangte unsere Spezies, die zuvor nur durch einfache Fernrohre geblickt und Bälle von schiefen Türmen geworfen hatte, durch wissenschaftliches Denken und technischen Fortschritt zu einem Verständnis für physikalische Prozesse, die sich kurz nach der Geburt des Universums abgespielt haben. Die weitere Analyse der Daten warf allerdings auch eine offenkundige Schwierigkeit auf. Man nahm – nicht mit Fernsehgeräten, sondern mit einigen der genauesten jemals gebauten astronomischen Instrumente – immer feinere Messungen der Temperatur dieser Strahlung vor, und dabei stellte sich heraus, dass die Strahlung im gesamten Weltraum durch und durch und geradezu gespenstisch einheitlich ist. Ganz gleich, wohin man den Detektor richtet, die