Wann können wir Gegenstände erkennen?
Einmal, wenn sie heller als ihr Hintergrund sind. Dann, wenn sie dunkler sind (das nennt man dann im Extremfall auch auch Schatten. Was aber, wenn sie die gleiche Helligkeit wie der Hintergrund haben?
Zumindest dann, wenn wir bei einer bestimmten Farbe beobachten (Wellenlänge) und dann die Intensitäten bei dieser Wellenlänge übereinstimmen, dann haben wir keine Chance...
Nun, dieser "Tarnkappeneffekt" macht natürlich in der Astronomie keinen Sinn, denn was wollen wir mit Objekten, die man nicht sehen, beobachten kann?
Aber die anderen beiden Fälle haben inzwischen große Bedeutung in der Galaxienhaufenforschung erhalten.
Es geht um den Nachweis von Galaxienhaufen bei einer Frequenz von 217 GHz, also 1,38 mm Wellenlänge.
Und was ist der Hintergrund? Das heiße Gas vom Urknall, das wir als kosmische Hintergrundstrahlung bei mm-Wellenlängen überall am Himmel beobachten können.
Nun spielt der inverse Comptoneffekt eine Rolle:
Beim normalen Comptoneffekt "stoßen" Photonen an ein Elektron, geben ihm ein Teil ihrer Energie und fliegen mit längerer Wellenlänge weiter.
Beim inversen Comptoneffekt ist es umgekehrt: Da geben hochenergetische Elektronen ihre Energie an Photonen ab und die fliegen bei kürzeren Wellenlängen weiter.
Dieser Energieübertrag passiert im heißen Gas von Galaxienhaufen unterhalb von 217 GHz, d.h. oberhalb von 1,38 mm. Photonen mit Wellenlängen über 1,38 mm werden also reduziert. Galaxienhaufen erscheinen deshalb dunkler als der kosmische Hintergrund.
Umgekehrt: Beobachtet man bei kürzeren Wellenlängen, gibt es mehr Photonen höherer Energie und die Galaxienhaufen erscheinen heller als der kosmische Hintergrund.
Das ist der thermische Sunyaev-Zel´dovich Effekt: Galaxienhaufen werfen unterhalb von 217 GHz einen Schatten auf den kosmischen Hintergrund und erscheinen oberhalb von 217 GHz heller.
Mit diesem Effekt sind in den letzten Jahren fast 2000 Galaxienhaufen in großer Entfernung gefunden worden.
Von diesen Beobachtungen kann man folgern, dass es keine Hinweise auf komplexere Strukturen im Kosmos unter 45 Milliarden Lichtjahre gibt.
Mehr darüber in meinem nächsten Vortrag über Kosmologie am Do, 26.1. um 18.00 Uhr im FutureSpace oder online.
Bild: Argelander Institut Bonn
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