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Den Schwingungen des Urknalls auf der Spur

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Den Schwingungen des Urknalls auf der Spur

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Es gelingt uns immer besser, den Ursprüngen des Universums auf den Grund zu gehen. Zum ersten Mal sind wir auch dem Urknall einen Schritt näher gekommen. Was wissen wir vom Anfang aller Dinge?

Es war eine Entdeckung, die für Aufregung sorgte: Das Experiment zur Messung der Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung in der Antarktis – genannt BICEP 2 – hat Spuren von Ur-Gravitationswellen erfasst. Ein möglicher Beweis für die Theorie, dass es eine kosmologische Inflation gab.

Big Bang-Forscher sprechen von einer bahnbrechenden Erkenntnis:

ESA-Astronom Paul McNamara: “BICEP2 hat die Spuren von ursprünglichen Gravitationswellen entdeckt. Das ist meiner Meinung nach eine Antwort auf die großen unbeantworteten Fragen der Wissenschaft. Gab es eine Inflation? Sind die Gravitationswellen ihr Resultat? Sieht so aus, als ob die Antwort Ja ist.”

Albert Einstein sagte bereits vorher, dass es Gravitationswellen geben könnte. Die Erkenntnisse vom Südpol scheinen seine These zu stützen. In diesem Herbst sollen weitere Daten zur Polarisation veröffentlicht werden, die vom Planck-Satelliten der ESA stammen. BICEP 2 und Planck sollen den Urknall enträtseln helfen.

Jan Tauber, ein ESA-Mitarbeiter des Planck-Projekts: “Die Ankündigung von BICEP2 kam sehr überraschend. Nicht nur für die Planck-Teams, sondern das gesamte Arbeitsumfeld. Es ist überraschend, wie stark das Signal ist, das sie gefunden haben.”

Die Frage, die sich nun stellt ist, ob die Gravitationswellen wirklich von dem Urknall, dem Beginn des Universums stammen. Einige Wissenschaftler befürchten allerdings, galaktischer Staub habe die Ergebnisse des Experiments verfälscht.

Tauber meint weiter: “Natürlich will jedes Experiment eine Art Premiere sein. In der Hinsicht gab es eine Enttäuschung, denn falls sich die BICEP Messungen als korrekt herausstellen sollten, dann hätten wir das zuerst HIER gemessen, WIR hätten die Entdeckung zuerst gemacht. Ich sage “falls”, denn es gibt immer noch einige offene Fragen zu den BICEP Messungen, die beantwortet werden müssen.”

Die Entdeckung der Gravitationswellen sorgte für Aufregung, denn sie könnten einige Rätsel ums Universum lüften.
Wissenschaftler in Pisa versuchen, die Wellen mithilfe des VIRGO Interferometers aufzuspüren.

Federico Ferrini, der Direktor der Europäischen Beobachtungsstelle für Gravitationen: “Wir stehen hier neben einem drei Kilometer langem Tunnel. Es gibt zwei Tunnel, die im rechten Winkel zueinander stehen. In jedem gibt es einen Lichtstrahl, der vom Hauptgebäude bis zum Ende des Tunnels dringt. Von dort wird das Licht zurück zum Hauptgebäude reflektiert. Das Ziel ist, Gravitationswellen zu entdecken.”

Theoretisch könnte eine Welle, die durch die Erde dringt, den Tunnel in die Länge ziehen und so die Zeit verändern, die das Licht für die Strecke brauchen würde.

Forscher versprechen sich von der Analyse der Gravitationswellen eine Fülle neuer Daten. Denn die Wellen unterscheiden sich stark von elektromagnetischer Strahlung. Sie werden hauptsächlich bei dramatischen Ereignissen wie der Kollision schwarzer Löcher freigesetzt.

Um die Vibration zu erfassen, müssen die Spiegel in den Beobachtungszentren vollkommen still hängen. Keine leichte Aufgabe, da die Erde immer in Bewegung ist.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Störfaktoren der lärmenden Erde aus dem Weg zu gehen: Zum Beispiel, indem die Experimente ins All verlegt werden. Der Einsatz soll in 20 Jahren starten.

LISA-Astronom Paul McNamara: “LISA ist ein interferometrischer Gravitationswellendetektor. Er besteht aus drei Satelliten, die ungefähr eine Million Kilometer weit auseinander stehen. Wir messen die Distanz zwischen zwei Punkten – genau wie auf der Erde. Und indem wir die Längen vergleichen, messen wir die Signale der Gravitationswellen.”

Das Satellitentrio, das durch präzise Laserstrahlen verbunden ist, wird der Erde in einer vorher berechneten Distanz folgen, um die Gravitationskräfte auszugleichen.

McNamara meint weiter: “Wenn LISA im Einsatz ist, wird es das größte Projekt der Menschheit sein – das größte in dem Sinne, dass der Abstand der Satelliten etwa eine Million Kilometer beträgt, das ist zweieinhalb mal die Distanz zum Mond. Wir messen die relative Distanz zwischen den Satelliten bis auf den Pikometer genau. Das ist etwa ein Hundertstel der Größe eines Atoms – auf mehr als einer Million Kilometer. Können Gravitationswellen helfen, die Anfänge des Universums zu verstehen? Es ist eine der großen Fragen. Deswegen versetzen die Ur-Gravitationswellen Wissenschaftler in solche Aufregung.”