Wieso kann man aufgrund der Hintergrundstrahlung auf dunkle Materie schließen?

3 Antworten

Reggid
Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer
Physik
03.03.2022, 12:46

im frühen universum lag die materie in form von lichtundurchlässigem plasma vor. der moment der rekombination ca. 300.000 jahre nach dem urknall, als das plasma weit genug abgekühlt war sodass sich die protonen und elektronen darin zu elektrisch neutralen atomen binden konnten, ist jener moment als die hintergrundstrahlung entstand. das universum wurde dadurch lichtdurchlässig, und diese thermische strahlung des plasmas die nun "frei" war sich weitgehend ungehindert im universum auszubreiten ist das, was wir heute als hintergrundstrahlung sehen.

in diesem plasma gab es druckwellen die oszillierten, und diese oszillierenden druckunterschiede führten dann als die hintergrundstrahlung frei wurde zu minimalen temperaturunterschieden in unterschiedlichen regionen. da sich normale materie und dunkle materie grundsätzlich in ihreren wechselwirkungen unterscheiden, laufen diese vorher angesprochenen akkustischen oszillationen unterschiedliche ab (vor allem weil bei normaler materie, die elektromagnetisch wechselwirken kann, der zu- und abnehmende photonendruck eine rolle spielt, während dieser für die dunkle materie, die nicht mit photonen wechselwirkt, keinen einfluss hat). diese oszillationen unterscheiden sich also für normale und dunkle materie, und damit unterscheidet sich auch der einfluss den diese auf die temperaturschwankungen der hintergrundstrahlung haben. misst man diese sehr präzise, und das war die aufgabe der Planck mission, kann man wenn man die temperaturdifferenzen in ein frequenzsprektrum zerlegt, erkenne, welche akkustische oszillationen zum zeitpunkt der entstehung der hintergrundstrahlung vorlagen und daraus schließen zu welchem teil diese von normaler materie und zu welchem teil von dunkler materie stammten.

zusammengefasst: unterschiedliche wechselwirkungen für normale und dunkle materie --> unterschiedliches verhalten der akkustischen oszillationen vor der rekombination --> unterschiedlicher einfluss auf die temperaturschwankungen der hintergrundstrahlung

https://astronomy.com/sitefiles/resources/image.aspx?item={1F04ED2F-9070-4FAC-8CAE-4784CA04779E}
IceT1701
03.03.2022, 07:50

Soweit ich weiß (als Laie), weil in gewissen Regionen die Hintergrundstrahlung geringer ist ohne dass man da irgendwas sieht. Eigentlich sollte die relativ gleich verteilt sein, also muss es was geben, das die Strahlung ablenkt.