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Gravitationswellen bestätigen inflationären Kosmos : Das Beben des Urknalls

Der Beweis der kosmischen Inflation, der keiner war: Polarisationsmessungen der kosmischen Hintergrundstrahlung der Bicep2 Kollaboration. Bild: AP

Ein Teleskop am Südpol hat jene Verzerrungen der Raumzeit gemessen, die Albert Einstein einst vorhersagte. Sie stammen vom Urknall und den Sekundenbruchteil danach. Die Daten spiegeln einen Kosmos, wie er vor 13,8 Milliarden Jahren war.

          5 Min.

          Die Nachricht kam über Nacht in die Welt und breitete sich wie ein digitales Beben rund um den Globus aus: Eine amerikanische Forschergruppe habe, so war es vorab in einigen Online-Medien zu lesen, mit einem Teleskop am Südpol vermutlich Gravitationswellen nachgewiesen, die Albert Einstein einst vorhergesagt hatte und die noch dazu vom Urknall stammten. Jedem Leser war klar: Sollten sich die Gerüchte bestätigen, wäre das eine Sensation, vergleichbar mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens vor zwei Jahren.

          Manfred Lindinger
          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          An diesem Montag um 17:00 Uhr (mitteleuropäischer Zeitrechnung) kam dann die Bestätigung. Auf einer Pressekonferenz am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge (Massachusetts) präsentierten die Forscher um John  Kovac ihre jüngsten Messungen der Öffentlichkeit. Und tatsächlich, so scheint es auf den ersten Blick, haben die Astrophysiker in ihren Daten deutliche Hinweise auf Gravitationswellen entdeckt, die vom Urknall und von der anschließenden raschen explosionsartigen Ausdehnung des frühen Universums vor 13,8 Milliarden Jahren ausgelöst wurden. Damit ist gewissermaßen erstmals das „Echo“ des kosmischen Urereignisses gemessen worden, aus dem sich das gesamte Universum bis zum heutigen Tag entwickelt hat.

          Das Bicep2-Teleskop (im Vordergrund), im Hintergrund sieht man das South Pole Telescope (SPT)
          Das Bicep2-Teleskop (im Vordergrund), im Hintergrund sieht man das South Pole Telescope (SPT) : Bild: dpa, Harvard University

          Das Nachglühen des heißen Universums

          Die Signale sind mit dem Teleskop Bicep2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) registriert worden. Das Instrument, das sich unweit amerikanischen Amundsen-Scott-Station am Südpol befindet, vermisst seit 2010 den Himmel im Mikrowellenbereich – also in einem Frequenzbereich, in dem auch die kosmische Hintergrundstrahlung flackert. Diese auch als Nachglühen des Urknalls benannte Strahlung stammt aus einer Zeit, als das Universum gerade mal 380 000 Jahre alt war und aus seiner finstersten Epoche erwachte.

          Davor war der Kosmos noch eine undurchdringliche heiße, aus Protonen, Elektronen und Photonen bestehende Ursuppe, die sich rasch aufblähte. Erst als sich die ersten Wasserstoffatome bildeten und das Universum auf etwa 3000 Grad abkühlte, begann sich der Kosmos allmählich zu lichten, wurde durchsichtig und kühlte weiter ab. Die Photonen, die mit den entstehenden Atomen weniger stark wechselwirkten als mit den Elektronen und sich fortan ausbreiten konnten, sind noch heute als Hintergrundstrahlung im Mikrowellenbereich zu beobachten.

          Etwa 13,8 Milliarden Jahre sind seit dem Urknall vergangen
          Etwa 13,8 Milliarden Jahre sind seit dem Urknall vergangen : Bild: dpa

          Verräterische Asymmetrie im Spektrum

          Wie die Astrophysiker der Bicep-Kollaboration in Harvard verkündeten, haben sie in ihren Messkurven deutliche Zeichen dafür entdeckt, dass die Hintergrundstrahlung polarisiert ist, also vorwiegend in eine Vorzugsrichtung schwingt. Die Astrophysiker werten diese Asymmetrie in Form sogenannter B-Moden als ein deutlichen Beleg dafür, dass beim Urknall und der unmittelbar darauffolgenden raschen Expansion des frühen Universums innerhalb der ersten Sekundenbruchteile Gravitationswellen erzeugt wurden, die sich noch immer mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

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