Baryonische akustische Oszillationen (BAOs) sind Relikte aus der Frühzeit des Universums, kurz nach dem Urknall. Sie geben Einblick in die Entwicklung und die großräumige Struktur des Universums. Im extrem heißen und dichten frühen Universum, das aus einem Gemisch von Photonen, Elektronen und Baryonen (Protonen und Neutronen) bestand, traten kleine Dichteschwankungen auf. Diese Oszillationen, die durch die inflationäre Expansion des Universums verstärkt wurden, führten zur Bildung von Regionen unterschiedlicher Dichte.
Die Gravitation zog die Baryonen in diese dichteren Regionen, während der Strahlungsdruck der Photonen sie wieder heraustrieb. Diese konkurrierenden Kräfte erzeugten schallwellenartige Schwingungen, die sich durch das heiße, dichte Medium ausbreiteten. Als das Universum etwa 380.000 Jahre alt war und sich soweit abgekühlt hatte, dass sich neutrale Atome bilden konnten (Rekombination), lösten sich Photonen von der Materie. Dies führte dazu, dass die Schallwellen „einfroren“ und ein Muster aus dichteren und weniger dichten Regionen im Universum hinterließen.
Die dichteren Regionen der BAOs wurden zu Sammelpunkten für Materie und begünstigten die Bildung der ersten Sterne und Galaxien. Die Verteilung der Galaxien im heutigen Universum spiegelt daher das Muster dieser ursprünglichen Schallwellen wider. Durch die Analyse der räumlichen Verteilung von Galaxien und Galaxienhaufen können Astronomen die charakteristische Skala der BAOs bestimmen, die etwa 500 Millionen Lichtjahre beträgt. Die regelmäßigen Abstände zwischen den Galaxienhaufen liefern wertvolle Informationen über die Ausdehnung und Zusammensetzung des Universums.
BAOs sind ein wichtiges Werkzeug in der Kosmologie, da sie helfen, die Natur der Dunklen Energie zu verstehen und die Expansionsgeschichte des Universums zu kartieren. Sie ermöglichen genaue Messungen der Expansionsrate des Universums und tragen dazu bei, die großräumige Struktur des Kosmos zu verstehen.
