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Baryonische akustische Oszillationen (englisch Baryonic Acoustic Oscillation, BAO) sind Dichtewellen, die sich im frühen Universum durch das Wechselspiel von Gravitation und Strahlungsdruck ausbildeten. Ihre Auswirkungen sind heute im Anisotropiespektrum der kosmischen Hintergrundstrahlung und in der Verteilung der Galaxien beobachtbar. Ihre genaue Vermessung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Kosmologie.


Details


Nach der gängigen Theorie besteht Materie aus baryonischer Materie („gewöhnliche“ Materie aus Protonen, Neutronen und Elektronen, aus der Sterne und Planeten aufgebaut sind und die mit elektromagnetischer Strahlung wechselwirkt) und aus dunkler Materie (die nur der Schwerkraft unterliegt). Nach der Inflation, Sekundenbruchteile nach dem Urknall, ist die Materie nicht absolut homogen verteilt, es gibt Anfangsfluktuationen. Durch Gravitation wird die baryonische Materie in Gebiete mit höherer Dichte an dunkler Materie hineingezogen, die Dichte der Baryonen nimmt zu. Dadurch steigt der Photonendruck, drängt die baryonische Materie wieder auseinander und bewirkt so eine Abnahme der Baryonendichte. Durch dieses Wechselspiel aus Anziehung aufgrund Gravitation und Abstoßung aufgrund Photonendruck beginnt die baryonische Materie zu oszillieren.

Dieser Mechanismus bricht bei der Entkopplung von Strahlung und Materie ca. 380.000 Jahre nach dem Urknall zusammen. Die baryonische Materie unterliegt fortan nur noch der Gravitation, die Photonen aber „speichern“ die Information über die Dichte der Baryonen an ihrem Entstehungsort zum Zeitpunkt der Entkopplung in Form einer Temperatur.[1]


Siehe auch



Einzelnachweise


  1. Michael Klas: Vorlesung "Allgemeine Relativitätstheorie"; Seite 53/54 (PDF; 913 kB)

На других языках


- [de] Baryonische akustische Oszillation

[en] Baryon acoustic oscillations

In cosmology, baryon acoustic oscillations (BAO) are fluctuations in the density of the visible baryonic matter (normal matter) of the universe, caused by acoustic density waves in the primordial plasma of the early universe. In the same way that supernovae provide a "standard candle" for astronomical observations,[1] BAO matter clustering provides a "standard ruler" for length scale in cosmology.[2] The length of this standard ruler is given by the maximum distance the acoustic waves could travel in the primordial plasma before the plasma cooled to the point where it became neutral atoms (the epoch of recombination), which stopped the expansion of the plasma density waves, "freezing" them into place. The length of this standard ruler (≈490 million light years in today's universe[3]) can be measured by looking at the large scale structure of matter using astronomical surveys.[3] BAO measurements help cosmologists understand more about the nature of dark energy (which causes the accelerating expansion of the universe) by constraining cosmological parameters.[2]



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