Baby-Universum zum Selbermachen

3D-Druck macht es möglich: Jeder kann sich jetzt sein eigenes 3D-Modell der kosmischen Hintergrundstrahlung ausdrucken. Der Globus gibt einen Einblick darin, wie unser Universum nur 380.000 Jahre nach dem Urknall strukturiert war. Die Farben, Beulen und Dellen der Oberfläche stehen für Strahlungsschwankungen, die damals auch die Verteilung der ersten Materie prägten. Die Dateien für den 3D-Druck dieses Globus haben Forscher jetzt frei ins Internet gestellt.

Die kosmische Hintergrundstrahlung (CMB) ist eine Art Zeitmaschine der Kosmologen. Denn diese enorm schwache Strahlung ist ein Relikt aus der frühesten Zeit unseres Universums. Sie wurde frei, als sich rund 380.000 Jahre nach dem Urknall die ersten Atome bildeten. Die bis dahin trübe „Ursuppe“ aus geladenen Teilchen klarte auf und der Kosmos wurde erstmals transparent. Im Laufe der Jahrmilliarden wurde die anfangs kurzwellige Strahlung gemeinsam mit dem Kosmos gedehnt.

Kinderstube des Kosmos

Heute registrieren sensible Instrumente wie die des Planck-Satelliten diese Strahlung daher im Mikrowellenbereich. Das Spannende aber: Die Struktur dieses ersten Lichts liefert wichtige Informationen über die Verteilung und Eigenschaften des frühen Kosmos, beispielsweise die Bildung der ersten Sterne.

Der Blick auf den kosmischen Mikrowellen-Hintergrund verrät daher viel – und dieser lässt nun auch als 3D-Globus ausdrucken. Dave Clements vom Imperial College London und seine Kollegen haben die Daten des Planck-Satelliten genutzt, um die kosmische Hintergrundstrahlung auf die Druckdaten für einen 3D-Globus zu übertragen.

Beulen und Dellen im Globus

Die Forscher erstellten zwei verschiedene, frei herunterladbare Sätze von Daten für 3D-Drucker. Aus einem entsteht ein Globus der nur die Farbvariationen des kosmischen Hintergrunds zeigt, der andere stellt die Temperaturschwankungen der Strahlung sowohl als Farben als auch als Beulen und Dellen in der Globus-Oberfläche dar.

„Unterschiede in der Temperatur des CMB entsprechen verschiedenen Dichten im Ur-Universum und es sind diese, aus denen die Strukturen unseres heutigen Kosmos entstanden“, erklärt Clements. „Diese Unterschiede als Beulen und Dellen auf einer Kugel zu repräsentieren erlaubt es jedem, die Struktur des frühen Universums intuitiv zu erfassen.“

Universum zum Anfassen

So lässt sich anhand des selbstgedruckten 3D-Globus beispielsweise der berühmte kalte Fleck in der Hintergrundstrahlung besonders gut erkennen. Dieser wahrscheinlich besonders leere Bereich im Kosmos erscheint auf der Globusoberfläche als blaue, stark eingesenkte Region.

„Den kosmischen Mikrowellen-Hintergrund in einer echten 3D-Form zu präsentieren, die man in der Hand halten kann und fühlen, statt nur zu sehen, hat viele Vorteile für die Lehre und Wissenschaftskommunikation“, erklärt Clements. Auch Blinde und Sehbehinderte können durch die Umsetzung in Hebungen und Senken die Struktur des frühen Kosmos einfach ertasten.

Die Druckdateien können frei aus dem Netz heruntergeladen werden.

(Imperial College London, 28.10.2016 – NPO)