Entstehung des Universums

Urknall-Echo entdeckt

Einstein hat sie in seiner Relativitätstheorie beschrieben: Gravitationswellen, die beim Big Bang entstanden sind. Diese konnten nun erstmals nachgewiesen werden.

Die Gravitationswellen wurden vom Bicep-Telekop am Südpol aufgezeichnet. Bild: reuters

WASHINGTON afp | Bei der Erforschung der Entstehung des Universums ist US-Wissenschaftlern ein bahnbrechender Erfolg gelungen: Erstmals zeichneten sie ein Echo des Urknalls vor rund 14 Milliarden Jahren auf. Dies sei der „erste direkte Beweis für die kosmische Inflation“, das rasante Ausbreiten des Universums direkt nach dem Urknall, erklärten die Forscher des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics am Montag in Washington.

Mit dem in der Antarktis stationierten Teleskop BICEP2 wurden erstmals sogenannte Gravitationswellen aufgefangen, die beim Urknall ausgesandt wurden und als „erste Erschütterungen des Big Bang“ beschrieben werden.

Gravitations- oder Schwerewellen sind eine Vorhersage von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Sie breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und verbiegen den Raum, ähnlich wie die Wellen eines ins Wasser geworfenen Steins eine Seeoberfläche kräuseln. Jeder beschleunigte Körper sendet der Theorie zufolge Gravitationswellen aus, die umso stärker sind, je mehr Masse der Körper hat und je schneller er sich bewegt. Da die Gravitation die schwächste der vier Naturkräfte ist, sind Schwerewellen in der Regel winzig. Gravitationswellen sind daher äußerst schwierig zu messen und ließen sich bisher nicht direkt nachweisen.

„Dieses Signal zu entdecken, ist eines der wichtigsten Ziele der heutigen Kosmologie“, sagte John Kovac, der Leiter des BICEP2-Projekts. „Viel Arbeit von vielen Menschen hat uns zu diesem Punkt gebracht.“ Clem Pryke von der Minnesota-Universität sagte: „Es war wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen. An deren Stelle haben wir aber eine Brechstange gefunden.“

Nach der Theorie der kosmischen Inflation hat sich das Universum direkt nach dem Urknall enorm aufgebläht. In der ersten billiardstel- billiardstel Sekunde (zehn hoch minus 30 Sekunden) wuchs es um mindestens das Zehn-Billionen-Billionenfache (zehn hoch 25) in alle Richtungen. Von einem Durchmesser billiardenfach kleiner als ein Atom schoss es demnach auf die Größe eines Geldstücks. Die kosmische Inflation, die der US-Physiker Alan Guth Anfang der 1980er Jahre postulierte, umschifft mehrere Klippen der Urknall-Theorie: So ist das Universum nach bisherigem Wissen bemerkenswert gleichmäßig. Materie und Energie sind – im ganz großen Maßstab – sehr gleichförmig verteilt. Zudem besitzt das Weltall, soweit wir es messen können, keine Raumkrümmung – es ist geometrisch „flach“. Das heißt, es gilt überall dieselbe euklidische Geometrie, die wir aus unserem irdischen Alltag gewohnt sind.

Für den Astrophysiker Avi Loeb von der Harvard-Universität werfen die Forschungsergebnisse ein „neues Licht auf einige der grundlegendsten Fragen, nämlich: Warum wir existieren und wann das Universum begann.“ Sie beweisen ihm zufolge nicht nur „unwiderlegbar“ die kosmische Inflation, also die explosionsartige Ausdehnung des Universums, „sie unterrichten uns auch über deren Zeitpunkt“.

Das Teleskop war auf eine Region außerhalb unseres Sonnensystems gerichtet, die „Southern Hole“ genannt wird. Es untersuchte dabei die sogenannte kosmische Hintergrundstrahlung im Mikrowellenbereich, die schwächste Reststrahlung des Urknalls. Sie zeigt den Zustand des Universums rund 380.000 Jahre nach dem Urknall. Schließlich wurde das Echo des Urknalls selbst aufgefangen.

Die Existenz der kosmischen Inflation hatte 1980 erstmals der Theoretische Physiker Alan Guth vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge nachgewiesen. Er sagte nun der Fachzeitschrift Nature, die jüngste Studie sei „definitiv nobelpreiswürdig“.

In Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie werden Gravitationswellen beschrieben, nie aber war ihre Existenz tatsächlich nachgewiesen worden. Die Entdeckung der US-Forscher untermauert nun Einsteins Theorie. Die Wissenschaftler erhoffen sich zudem neue Erkenntnisse über die Entstehung des Universums.

 

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