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In this 2007 photo provided by Steffen Richter, the sun sets behind the BICEP2 telescope, foreground, and the South Pole Telescope in Antarctica. In the faint glowing remains of the Big Bang, scientists found

«Bicep2» am Südpol: Signatur der Gravitationswellen  aufgespürt. Bild: AP/VagabondPix.com

Von Einstein vorhergesagt

Forscher weisen erstmals Gravitationswellen des Urknalls nach



Amerikanische Astronomen haben erstmals einen direkten Beleg für das blitzartige Ausdehnen des Universums direkt nach dem Urknall gefunden. Mit dem Teleskop «Bicep2» (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) am Südpol spürten sie nach eigenen Angaben die Signatur sogenannter Gravitationswellen in der kosmischen Hintergrundstrahlung auf, wie die Harvard-Universität in Cambridge (US-Staat Massachusetts) mitteilte.

Die Entdeckung belegt einen bereits vor mehr als 30 Jahren postulierten entscheidenden Entwicklungsschritt des ganz jungen Universums. «Die Entdeckung dieses Signals ist eines der wichtigsten Ziele der heutigen Kosmologie», betonte der wissenschaftliche Leiter von «Bicep2», John Kovac vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik in der Mitteilung.

Das Nachglühen des Urknalls

Die kosmische Inflation soll das junge Weltall in einem Sekundenbruchteil um das Zehn-Billionen-Billionenfache aufgebläht haben (siehe Infobox). Erst dadurch bekam es die Eigenschaften, die sich heute beobachten lassen. Einen direkten Beleg für diesen Schritt gab es bislang allerdings nicht.

Die kosmische Hintergrundstrahlung gilt als Nachglimmen des Urknalls. Sie entstand erst rund 380'000 Jahre nach dem Urknall, als das junge Universum erstmals durchsichtig wurde. Gravitationswellen entstehen nach Albert Einsteins Relativitätstheorie immer, wenn Massen bewegt werden.

Ihr direkter Nachweis ist allerdings noch nicht gelungen. Mit «Bicep2» beobachteten die Forscher nun bestimmte Muster in der Hintergrundstrahlung, die den Angaben zufolge von Gravitationswellen geprägt wurden, die aus der sogenannten kosmischen Inflation stammen. (dhr/sda/dpa)

This image provided by the BICEP2 Collaboration shows slight temperature fluctuations, indicated by variations in color, of the cosmic microwave background of a small patch of sky and the orientation of its polarization, shown as short black lines. Researchers say since the cosmic microwave background is a form of light, it exhibits all the properties of light, including polarization. The changes in a particular type of polarization, indicated here, are theorized to be caused by gravitational waves. These waves are signals of an extremely rapid inflation of the universe in its first moments. (AP Photo/BICEP2 Collaboration)

Vom «Bicep2»-Teleskop aufgezeichnete Temperaturschwankungen: «Echo» des Urknalls. Bild: AP/BICEP2 Collaboration

Kosmische Inflation blähte das Weltall blitzartig auf

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; 0,000'000'000'000'000'000'000'000'000'001 Sekunden) wuchs es um mindestens das Zehn-Billionen-Billionenfache (zehn hoch 25; das 10'000'000'000'000'000'000'000'000fache) 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 elegant 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.

Diese Zustände sind alles andere als selbstverständlich. Sie sind im Urknall-Szenario zwar möglich, erfordern aber sehr genaue und damit unwahrscheinliche Anfangsbedingungen. Die kosmische Inflation bügelt dagegen nahezu jede Raumkrümmung glatt und macht aus dem grössten brodelnden Chaos eine weitgehend gleichförmige Verteilung von Materie und Energie. Seit dem Postulat der kosmischen Inflation sind verschiedene Vorhersagen dieser Theorie durch Beobachtungen bestätigt worden.

Allerdings gibt es keinen klaren Beweis für die Inflation, weil man bislang nicht bis in diese Zeit direkt nach dem Urknall zurückblicken kann – das älteste Licht, das wir messen können, entstand erst 380'000 Jahre nach dem Urknall. Nicht abschliessend geklärt ist ausserdem, welche Kraft die Inflation antrieb, was sie auslöste und wie genau sie zum Stillstand kam.

(sda/dpa)

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