Hawkings neues Universum

Ausdehnung des Weltraums hat die Temperatur des Kosmos ständig abgenommen. Bei ungefähr 4000 Grad Celsius konnten die Atomkerne Elektronen einfangen – die ersten Atome bildeten sich: größtenteils Wasserstoff. Dadurch bekam das Licht freie Bahn – das Universum wurde durchsichtig. Das geschah etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall, also lange bevor die Sterne und Galaxien entstanden sind.
    Inzwischen, 13,7 Milliarden Jahre später, hat die kosmische Expansion den Weltraum auf 2,725 Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt – also auf rund minus 270 Grad Celsius – und die Wellenlänge des ersten Lichts in den für menschliche Augen unsichtbaren Millimeter- und Zentimeterbereich verschoben. Aber noch immer durchfluten über 400 Photonen aus dem Feuerballstadium des frühen Universums jeden Kubikzentimeter des Weltraums. Dieses Relikt kündet also noch heute vom heißen Ursprung des Alls.
    Lange bevor die Hintergrundstrahlung beobachtet wurde, haben Physiker ihre Existenz schon vorausgesagt. Das geschah zwischen 1948 und 1950 in den USA an der Johns Hopkins University in Baltimore. Damals dachte George Gamow – der bei Alexander Friedmann in Leningrad studiert und 1928 als erster den radioaktiven Alpha-Zerfall durch einen Quantentunnel-Effekte erklärt hatte – über die Entstehung der chemischen Elemente im frühen Universum nach. Er mutmaßte mit Ralph Alpher und Robert Hermann, dass aus der heißen Urzeit eine Strahlung übrig geblieben sei. Die Temperatur wurde auf 5 Grad über dem absoluten Nullpunkt geschätzt, in weiteren Arbeiten gaben sie Werte zwischen 3 und 50 Grad an. Die Rechnungen waren grob und teilweise fehlerhaft, aber die Grundidee stellte sich später als richtig heraus.
    Dass die Forscher durchaus eine humorvolle Distanz wahrten, zeigt die am 1. April (!) 1948 in der Fachzeitschrift Physical Review publizierte Arbeit, die als Alpha-Beta-Gamma-Theorie in die Forschungsgeschichte einging – die ersten drei Buchstaben des griechischen Alphabets als Symbol für den Anfang aller Dinge. Denn als Autoren zeichneten Alpher, Bethe und Gamow. (Hermann sollte unter dem Pseudonym Delter, für Delta, auch noch als Autor firmieren, lehnte dies aber ab.) Hans Bethe, ein guter Freund von Gamow und 1967 für seine Arbeiten zur Erklärung der Energieerzeugung in Sternen durch Kernfusion mit dem Physik-Nobelpreis geehrt, war von Gamow und Alpher des Buchstaben-Scherzes wegen „in absentia“ („in Abwesenheit“) als Koautor des Artikels mit aufgenommen worden. Kurioserweise bekam er jedoch den Text als anonymer Gutachter der Zeitschrift vor dem Druck zu lesen – und machte den Spaß mit, da er den Ideen durchaus Plausibilität abgewinnen konnte; er strich sogar das „in absentia“.
    Vom Urknall zum Jetzt-All: Die 13,7 Milliarden Jahre alte Geschichte des Universums auf einen Blick. In der Gegenwart erkundet die Raumsonde WMAP die Ursprünge: Sie vermisst akribisch die Kosmische Hintergrundstrahlung, die 380.000 Jahre nach dem Urknall entstand. Die ersten Sterne bildeten sich 200 bis 500 Millionen Jahre später. Seit etwa neun Milliarden Jahren beschleunigt sich die Ausdehnung des Weltraums wieder.
    Obwohl in den 1950er-Jahren noch mehrfach erwähnt, hatte die Voraussage der Hintergrundstrahlung keine große Wirkung. Zum einen waren die theoretischen Ableitungen widersprüchlich und problematisch, zum anderen wichen die prognostizierten Temperaturwerte relativ stark voneinander ab; und dass das Intensitätsmaximum im Mikrowellenbereich liegt, wurde ebenfalls nicht explizit gesagt, auch wenn es sich leicht erschließen ließ. Zudem hatten die Forscher keine gezielte Suche angeregt. So wurde das Thema eine Weile vergessen und erst in den 1960er-Jahren wieder aufgegriffen. Dabei hatte, im Nachhinein betrachtet, der australische Astrophysiker Andrew McKellar schon 1940 indirekte Hinweise auf die Existenz der Hintergrundstrahlung entdeckt (bei der Erklärung einer bestimmten Absorptionslinie von Cyan-Molekülen im Weltraum, was auf eine Temperatur von 2,3 Grad schließen ließ). Und der französische Radioastronom Émile Le Roux maß 1955 bei 33 Zentimeter Wellenlänge eine gleichförmige Strahlung bei 3 plus/minus 2 Grad, ebenso der sowjetische Astrophysiker Tigran A. Shmaonov (4 plus/minus 3 Grad bei 3,2 Zentimeter) und der amerikanische Physiker Ed Ohm 1961 (3,3 Grad bei 11 Zentimeter). Keiner von ihnen verstand jedoch die Bedeutung dieser Ergebnisse.
    Anfang der 1960er-Jahre wurden erneut Berechnungen