Was machte Gott, bevor er Himmel und Erde erschuf?" fragte einst, einer Legende zufolge, der Heilige Augustin, um dann seine Frage gleich selbst zu beantworten: "Er erschuf eine Hölle für all jene, die solch hohe Angelegenheiten erforschen wollen."

Für zwei kosmische Naseweise gab es letzte Woche auf dem Weg zu dieser ganz speziellen Hölle ein saftiges irdisches Trostpflaster: Die beiden amerikanischen Astrophysiker Arno Penzias, 45, und Robert Wilson, 42, teilen sich eine Hälfte des diesjährigen, mit rund 330 000 Mark dotierten Physik-Nobelpreises (die andere Hälfte erhielt der russische Forscher Pjotr Kapitza; siehe untenstehenden Bericht). Penzias und Wilson bekamen die Auszeichnung für ihre Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung zugesprochen – jener himmlischen Strahlung im Mikrowellenbereich, die heute als das älteste Signal gilt, das Astronomen je empfangen haben.

Die Hintergrundstrahlung ließ die Forscher näher an den Punkt Null der Schöpfung, den theoretisch postulierten Urknall, heranpirschen als alle anderen Botschaften aus Zeit und Raum: Sie nahm ihren Anfang, wie Physiker errechneten, nur 700 000 Jahre nach dem Urknall, mit dem – der gängigen Theorie der Kosmologen zufolge – vor schätzungsweise 15 oder 16 Milliarden Jahren das Universum entstand. (Über den Stand der Diskussion um die Entstehung des Universums berichtete ausführlich das ZEIT-Dossier Nr. 6/1978 "Am Anfang war doch der Urknall", das mit den Dossiers über die Anfänge des Lebens und des Menschen zum Preis von drei Mark bei der ZEIT bezogen werden kann.)

Bei ihrer Entdeckung im Jahr 1965 nutzten Penzias und Wilson unter anderem die Tiefsttemperaturtechnik, deren theoretische Basis von Pjotr Kapitza mit begründet worden war. Die beiden Physiker, Angestellte der privaten Bell Telephone Laboratories, wollten damals mit einer sechseinhalb Meter langen, hornförmigen Antenne bei Holmdel im US-Bundesstaat New Jersey nach schwachen Radiosignalen aus der Milchstraße, unserer Heimat-Galaxis, suchen. Penzias und Wilson statteten die Antenne, die ursprünglich zur Übermittlung von Funksignalen über den "Echo"-Ballonsatelliten gebaut worden war, mit einem Empfänger aus, der mit flüssigem Helium auf minus 269 Grad Celsius (nur vier Grad über dem absoluten Nullpunkt) abgekühlt wurde – und der damit nahezu frei von gerätebedingten Störsignalen ("Rauschen") war.

Als Penzias und Wilson den Empfänger freilich auf die frei von kosmischen Störungen erwartete Mikrowellen-Frequenz mit einer Wellenlänge von 7,35 Millimeter einstellten, registrierten sie zu ihrem Erstaunen ein beachtliches Rauschen, das aus keiner bestimmten Richtung zu kommen schien. Auf der Suche nach der vermeintlichen Fehlerquelle entfernten sie aus der Antenne ein dort nistendes Taubenpaar samt Vogelmist – doch das Rauschen blieb.

Damals bereiteten zwei theoretische Astrophysiker der nahen Princeton-Universität, Robert Dicke und James Peebles, Berichte über die Idee vor, nach der schon 1948 von dem Vater der Urknall-Theorie, Georg Gamow, postulierten Hintergrundstrahlung zu suchen. Penzias und Wilson erfuhren von diesem Vorhaben und erkannten, daß ihr mysteriöses richtungsloses Rauschen das schwache Echo des Urknalls sein könnte. Sie maßen die empfangene Strahlung sorgfältig aus und fanden, daß die Signale, die mit gleicher Intensität gleichmäßig aus allen Richtungen des Raums eintrafen, der Strahlung eines sogenannten idealen schwarzen Körpers mit einer Temperatur von drei Grad Kelvin (minus 270 Grad Celsius) entsprach – eine Strahlung, wie sie Dicke als schwaches Überbleibsel des Urknalls ungefähr vorhergesagt hatte. Vorsichtig schlossen sich Penzias und Wilson den Berichten der beiden Theoretiker im Fachblatt Astrophysical Journal mit der nichtssagend betitelten Arbeit "Messung einer erhöhten Antennentemperatur bei 4800 Megahertz" an: der erste Schritt auf dem Weg zum Nobelpreis war getan.

Inzwischen führte die Arbeit der beiden Bell-Bediensteten zum Durchbruch der Urknall-Theorie als Standardmodell der Kosmologen. Die Drei-Grad-Hintergrundstrahlung (mittlerweile auf 2,76 Grad Kelvin präzisiert) fällt in der Tat äußerst gleichmäßig aus allen Richtungen des Raums ein. Experimente an Bord eines hochfliegenden US-Spionageflugzeuges vom Typ U-2 zeigten zum Beispiel vor zwei Jahren, daß die Hintergrundstrahlung – einer Art "neuem Äther" gleich – als Basis für die Berechnung der absoluten Geschwindigkeit und Richtung der Milchstraße (und damit auch unserer Erde) im Raum dienen kann: Wir bewegen uns mit einer Geschwindigkeit von 216 000 Kilometer pro Stunde auf das Sternbild Löwe zu.