Gravitationswellen Signale aus der Geburtsstunde des Universums

Das BICEP2-Teleskop am Südpol

(Foto: Steffen Richter / VagabondPix.co)

Nachricht aus einer Zeit vor 13,8 Milliarden Jahren, als der Kosmos gerade mal 0,00000000000000000000000000000000001 Sekunden alt war: In Spuren des Urknalls haben Astrophysiker Gravitationswellen nachgewiesen. Das wäre der Beweis für ein rasch expandierendes "inflationäres Universum". Verraten die Geburtswehen des Alls, wie alles anfing?

Von Patrick Illinger

Im Grunde ist das Universum ein riesiger, gut durchgekneteter Teig. Sicher, da gibt es Planeten, Sterne, Galaxien, ja sogar Galaxienhaufen, doch im Großen und Ganzen sind die Ingredienzen des Weltalls recht gleichmäßig verrührt. Es gibt keine größeren Verdichtungen, wie sie den Klumpen in einem misslungenen Backwerk entsprächen - oder der Marmelade in einem Krapfen. Genau das ist allerdings für Astrophysiker rätselhaft, denn die einfache Theorie des Urknalls, der aus einem Energieblitz einen Haufen Masse erzeugt, die sich dann nach und nach ausdehnt, kann die heutige Struktur des Universums nicht erklären.

Eine seit Jahren diskutierte Lösung für dieses Dilemma wäre das sogenannte Inflationäre Universum. Dieser mathematisch formulierten Theorie zufolge hat der Kosmos Sekundenbruchteile nach seiner Entstehung kurzzeitig die gängigen Gesetze der Physik ausgetrickst und sich so schlagartig ausgedehnt, dass eine kritische Phase der Klumpenbildung einfach übersprungen wurde.

Risse in der Raumzeit

Für diese Idee gibt es nun erstmals einen konkreten Beweis. Am Montag um 16 Uhr deutscher Zeit berichteten Astrophysiker der Universität Harvard über Daten eines Experiments namens Bicep2. Dieser Apparat, an dem auch weitere US-Institute sowie Briten und Kanadier forschen, misst in der kalten klaren Luft des Südpols Mikrowellen aus der Frühzeit des Universums. Diese im Weltraum allgegenwärtige, sogenannte kosmische Hintergrundstrahlung wurde erstmals vor 50 Jahren entdeckt. Sie ist eine Art Nachglimmen des Urknalls. In winzigen Unregelmäßigkeiten in dieser Strahlung wollen die Bicep2-Forscher Signale sogenannter Gravitationswellen entdeckt haben. Das sind Energiewellen, die aus der schnellen Bewegung von Masse entstehen. Laut der Einstein'schen Allgemeinen Relativitätstheorie verbiegt jede Masse Raum und Zeit, weshalb bewegte Masse die Raumzeit in Vibrationen versetzt, so wie ein geworfener Stein Kräusel auf einem See erzeugt.

So sieht eine Visualisierung der kosmischen Hintergrundstrahlung aus, mit der die Forscher arbeiten

(Foto: Steffen Richter / Harvard)

Die Entdeckung solcher Raumzeitwellen aus der Zeit des Urknalls wäre nicht nur die letzte fehlende Bestätigung für Albert Einsteins Formeln. Sie wäre eben auch der Beweis für die Theorie des Inflationären Universums. Die explosionsartige Geburt des Kosmos könnte seinerzeit Gravitationswellen erzeugt haben, die heute noch messbar sind. Sollten sich die Daten des Bicep2-Experiments tatsächlich bestätigen, können die Physiker wohl eine Reise nach Stockholm buchen, um den Nobelpreis in Empfang zu nehmen.

Wie die Suche nach dem Higgs-Teilchen

Gravitationswellen aus der Frühzeit des sich ruckartig ausdehnenden Universums, das gehört neben der noch ausstehenden Entdeckung von Dunkler Materie sowie außerirdischem Leben zu den spannendsten Themen der Astrophysik. Ein bisschen erinnert die Suche danach an das Higgs-Teilchen: Physiker sind längst überzeugt, dass es diese Gravitationswellen gibt. Insofern wird es ihr Weltbild nicht umstürzen, falls diese nun entdeckt wurden. Und doch ist es faszinierend, auf der Erde Signale aus der Geburtsstunde des Universums zu empfangen. Aus einer Zeit vor 13,8 Milliarden Jahren, als der Kosmos gerade mal 0,000000000 00000000000000000000000001 Sekunden alt war.

Diese Grafik sorgt für Aufregung: Gravitationswellen erzeugen ein charakteristisches Muster, genannt "Curl" oder "B-Mode"

(Foto: BICEP2 / Harvard)