Astrophysik: Spuren des Urknalls entdeckt

Im Bruchteil seiner ersten Sekunde soll sich das Universum gigantisch ausgedehnt haben. Kosmische Inflation nennt sich der Vorgang, für den es bislang keinen Beweis gibt. Forscher haben jetzt aber einen Hinweis darauf entdeckt.

US-Forscher haben mutmaßlich einen Beleg für die kosmische Inflation gefunden. Mit dem Teleskop Bicep2 haben sie Muster in der kosmischen Hintergrundstrahlung gefunden, die das blitzartige Ausdehnen des Universums direkt nach dem Urknall hinterlassen hat.

Während der kosmischen Inflation soll sich das Weltall im Bruchteil einer Sekunde um das 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000fache (10 hoch 30) ausgedehnt haben. Erst dadurch soll es die Eigenschaften bekommen haben, die sich heute beobachten lassen. Einen direkten Beweis dafür gibt es bislang allerdings nicht.

Das Teleskop Bicep2 hat allerdings Hinweise darauf entdeckt: Es hat B-Modes in der kosmischen Hintergrundstrahlung festgestellt. B-Modes sind eine bestimmte Form der Polarisierung, die von den Gravitationswellen der kosmischen Inflation geprägt wurden. Sie durchwandern den Raum und stauchen und strecken ihn dabei.

Muster in der Hintergrundstrahlung

Dieses Stauchen hinterlässt ein eindeutiges Muster in der kosmischen Hintergrundstrahlung. Die Gravitationswellen haben wie Licht eine bestimmte Polarisation - entweder links- oder rechtshändig. "Das B-Mode-Wirbelmuster ist wegen der Händigkeit eine eindeutige Signatur von Gravitationswellen", erklärt Chao-Lin Kuo vom Stanford Linear Accelerator Center. "Das ist das erste direkte Bild von Gravitationswellen am Urhimmel."

Das Teleskop hat eine Momentaufnahme der Wellen aufgenommen, wie sie etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall, als die kosmische Hintergrundstrahlung entstand, das Universum durchliefen. Zu diesem Zeitpunkt bestand die Materie lediglich aus Plasma, und es hatten sich noch keine Sterne gebildet.

Teleskop am Südpol

Bicep2 ist ein Teleskop, mit dem die kosmische Hintergrundstrahlung beobachtet wird. Es befindet sich am Südpol, weil die Luft dort sehr klar und trocken ist. Das seien perfekte Bedingungen, um nach den schwachen Mikrowellen des Urknalls Ausschau zu halten, sagt John Kovac. Der Forscher vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik ist wissenschaftlicher Leiter des Teleskops am Südpol. "Der Südpol ist der Ort, wo man dem Weltraum auf dem Boden am nächsten kommt".

"Die Entdeckung dieses Signals ist eines der wichtigsten Ziele der heutigen Kosmologie", resümiert Kovac. Er ist wissenschaftlicher Leiter des Teleskops am Südpol. Er halte diese Entdeckung für Nobelpreis-würdig, sagte Alan Guth, theoretischer Physiker am Massachusetts Institute of Technology, der Fachzeitschrift Nature.