Rashid Sunyaev erhält Zel'dovich-Goldmedaille von der Russischen Akademie der Wissenschaften

20. März 2015

Das Präsidium der Russischen Akademie der Wissenschaften (RAS) beschloss 2015, MPA-Direktor Rashid Sunyaev mit der nach Ya.B. Zel'dovich benannten Goldmedaille auszuzeichnen, für eine Reihe von den Veröffentlichungen über das sehr frühe Universum. Diese enthalten insbesondere Berechnungen über die letzte Streuung der Photonen (als das Universum durchsichtig wurde) und die Schwarzkörperstrahlung, die später als der kosmische Mikrowellenhintergrund beobachtet werden konnte. Die RAS ehrt damit zum ersten Mal einen Wissenschaftler mit dieser Medaille für herausragende Arbeiten auf dem Gebiet der Physik und Astrophysik. Der Preis wurde nach dem sowjetischen Physiker und physikalischen Chemiker Ya B. Zel'dovich benannt, der Rashid Sunyaevs Doktorvater war und mit dem Sunyaev viele Jahre zusammenarbeitete.

MPA-Direktor Rashid Sunyaev

Der wissenschaftliche Rat des A.F.Ioffe Physical-Technical Institute der Russischen Akademie der Wissenschaften, eines der größten wissenschaftlichen Institute in Russland, nominierte Rashid Sunyaev für eine Reihe von Arbeiten, in denen er und Ya. B. Zel'dovich Vorhersagen über die Existenz von zwei wichtigen Meilensteinen in der Entwicklung des Universums machten: (1) die letzte Streufläche der Photonen und (2) die Schwarzkörper-Photosphäre des Universums. Darüber hinaus beschreiben die Veröffentlichungen auch die Existenz von unvermeidbaren Verzerrungen und Abweichungen des CMB-Spektrums von einem reinen Planck-Spektrum (siehe Referenzen in der rechten Spalte).

Im Urknall-Modell begann das Universum in einem unendlich dichten und heißen Zustand und dehnte sich in seinen ersten Augenblicken rasant aus. Als es abkühlte, bildete sich ein heißes Plasma und schließlich vereinigten sich die Elektronen mit Protonen und bildeten Wasserstoff (die sogenannten "Rekombination") nach etwa 380 000 Jahren (oder bei einer Rotverschiebung von 1090). Dies geht einher mit einer letzten Streufläche (last scattering surface), d.h. nach der Rekombination können sich die Photonen mehr oder weniger frei durch den Raum bewegen und sie können als kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB) beobachtet werden. Auch wenn der CMB insgesamt sehr homogen ist, so gibt es doch winzige Winkelfluktuationen und akustische Spitzen in seinem Leistungsspektrum, die von den kosmologischen Satelliten WMAP (2001-2010) und Planck (2009-2013) beobachtet wurden. Diese Beobachtungen zeigten, dass Zel'dovich und Sunyaev (1970a) die Position und die effektive Dicke der letzten Streufläche mit einer Genauigkeit von wenigen Prozent berechnet hatten.

Sonderbriefmarke Russlands zum 100.Geburtstag von Ya. Zel'dovich

Außerdem fanden Sunyaev und Zel'dovich eine analytische Lösung, um zu beschreiben wie der CMB verzerrt wird und von einem reinen Planck-Schwarzkörper-Spektrum abweicht. Die geschieht aufgrund der kombinierten Wirkung von Bremsstrahlung (oder Doppel Compton) bei niedrigen Frequenzen und der Comptonisierung von Photonen durch Maxwell-Elektronen, was zu einer Umverteilung der Frequenz der Photonen führt. Die numerischen Rechnungen der letzten Jahre erwiesen sich dem klassischen Ergebnis treu: die Energiefreisetzung im frühen Universum (mit einer Rotverschiebung von mehr als 2 Millionen) hinterlässt auf dem beobachteten Spektrum des CMB keinerlei Spuren. Die merkliche Energiefreisetzung jeglicher Art bei niedrigeren Rotverschiebungen jedoch führt zu typischen spektralen Verzerrungen.

Mehrere Satelliten-Projekte, die nach dieser spektralen Verzerrung des CMB suchen könnten, wurden NASA und ESA zur Prüfung vorgelegt. Außerdem zeigten neuere Arbeiten von Sunyaev und R. Khatri, dass die analytische Lösung von Zel'dovich und Sunyaev (1970b) die Position der Schwarzkörper-Photosphäre des Universums mit einer Genauigkeit von 10% beschreibt.

Zur Redakteursansicht