Bugwellen des Big Bang

Wenn ein wissenschaftliches Institut verkündet, dass es etwas zu verkünden habe, dann sollten sich dahinter schwerwiegende Neuigkeiten verbergen. Als das Smithsonian Institute vergangene Woche eine solche Ankündigung veröffentlichte, ging ein Raunen durch die Physikerwelt. Gestern löste das Institut nun seine Ankündigung ein und gab bekannt, dass man deutliche Anzeichen für Gravitationswellen gefunden habe.

Damit wäre das letzte Element von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie nachgewiesen, und wir haben nun eine etwas genauere Vorstellung, was bei der massiven Ausdehnung nach dem Urknall geschehen sein könnte. “Diese Ausdehnung ist das Bang im Big Bang”, erklärte der theoretische Physiker Alan Guth, der 1979 erstmals die Theorie von der Ausdehnung des Universums vorausgesagt hatte.

Damit man eine Vorstellung bekommt, von welchen Zeitspannen und Größen hier die Rede ist: Es geht um winzige Sekundenbruchteile, genauer um die ersten 10^-34 Sekunden (das sind 33 Nullen hinter dem Komma) nach dem Urknall. Zu diesem Zeitpunkt dehnte sich das Universum von der Größe eines subatomaren Teilchens auf die Größe eines Golfballs aus. Das klingt vielleicht nicht viel, aber zum Vergleich: Wenn sich etwas vom Billiardstel des Durchmessers eines Haares bis zum Durchmesser des Mondes ausdehnt – und das innerhalb eines Sekundenbruchteils, dann hat das schon eine gewisse Wucht.

Wie wurde eine Gravitationswelle dieser Ausdehnung nun entdeckt? Die Schwerkraftverzerrung lässt sich nicht direkt messen, sondern nur indirekt nachweisen. Mit dem BICEP2 Teleskop am Südpol haben Forscher die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung (Cosmic Microwave Background, kurz CMB) untersucht, für deren Entdeckung Robert Wilson und Arno Penzias bereits 1978 den Nobelpreis für Physik bekommen hatten. In dieser Strahlung, gewissermaßen dem Nachleuchten des Urknalls, konnten die Forscher bestimmte Kräuselmuster ausmachen, die auf eine Verzerrung durch Gravitationswellen hindeuten.

Damit ist der Fokus der Kosmologen einen immensen Schritt dichter an den Urknall herangerückt – mit dem CMB kommt man nicht dichter als 380 000 Jahre heran, da vorher die elektromagnetischen Wellen sich nicht frei durch das Universum bewegen konnten. Gravitationswellen hingegen erlauben den Blick sozusagen auf das früheste kosmische Augenzwinkern.

Für einen endgültigen Nachweis werden aber noch die Daten des europäischen Planck-Weltraumteleskops benötigt, deren Auswertung gegen Ende dieses Sommers erwartet wird. Erst wenn diese Daten die Ergebnisse des Smithsonian Institute bestätigen, können wir mit Sicherheit sagen, dass wir nun mehr über die Geburtsstunde unseres Universums wissen.

Quelle: Smithsonian Institute / Wikimedia