Hinweis auf ein Universum vor dem Urknall?

09.06.2008

US-Wissenschaftler behaupten, dass Temperaturdifferenzen in der kosmischen Hintergrundstrahlung ein Hinweis auf ein Universum vor dem Urknall sein könnten

Als das heutige Universum gerade aus dem Ei geschlüpft war, sah die Zusammensetzung der Materie nach Messungen der WMAP-Sonde (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) noch sehr viel anders aus. Während jetzt das sich weiter expandierende Universum zu 72 Prozent aus Dunkler Energie, zu 23 Prozent aus Dunkler Materie und gerade einmal zu 4,6 Prozent aus Atomen besteht, setzte es sich 380.000 Jahre nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren noch zu 63 Prozent aus Dunkler Materie, zu 15 Prozent aus Photonen, zu 12 Prozent aus Atomen und zu 10 Prozent aus Neutrinos zusammen. Das "Dunkle Zeitalter", in dem die "Dunkle Materie" überwog, wurde nach 400 Millionen Jahren mit der Bildung der ersten Sterne unterbrochen.

Temperaturfluktuationen der Hintergrundstrahlung. Bild: NASA/WMAP Science Team

Mit dem WMAP lässt sich bis in die Zeit zurückblicken, als durch die Entstehung der ersten Atome auch die ersten Photonen freigesetzt wurden und damit das erste Licht. Die kosmische Hintergrundstrahlung (CMB) setzt 380.000 Jahre nach dem Urknall ein, als sich das Universum auf 3.700 Grad abgekühlt und die Dichte der Suppe aus Strahlung und Materie abgenommen hatte. Die Mikrowellen-Strahlung hat sich seitdem von etwa 3.000 Kelvin auf jetzt 2,725 Kelvin (-270 C) abgekühlt. Kürzlich haben Wissenschaftler mit den Daten der WMAP herausgefunden, dass es neben dem Mikrowellen-Hintergrund auch einen Neutrino-Hintergrund gibt.

Obgleich der Anteil der Neutrinos heute unter einem Prozent ist, lag er 380.000 Jahre nach dem Urknall noch bei 10 Prozent. Nach den Daten der fünfjährigen Messung der Hintergrundstrahlung ließ sich erstmals auch beweisen, dass das frühe Universum in Neutrinos geschwommen ist, die auch heute noch überall anzutreffen sind. Diese fast gewichtslosen subatomaren Teilchen fliegen fast mit Lichtgeschwindigkeit, erklären die Wissenschaftler. Millionen Neutrinos schießen jede Sekunde durch den menschlichen Körper: "Ein Bleiblock von der Größe unseres gesamten Sonnensystems würde nicht reichen, um ein kosmisches Neutrino zu stoppen", so Eiichiro Komatsu von der University of Texas in Austin und Mitglied des WMAP-Wissenschaftlerteams.

Geschichte des Universums. Bild: NASA/WMAP Science Team

Auch wenn man sich weiter an den Urknall herantasten kann, so weiß man doch nicht, ob es vor dem Urknall nur das Nichts oder nicht doch etwas gegeben hat. Adrienne Erickcek und ihre Kollegen vom California Institute for Technology (Caltech) glauben nun aber, einen Hinweis dafür gefunden zu haben, dass unser Universum mit dem Urknall aus einem davor existierenden Universum entstanden sein könnte.

Der Cobe-Satellit (Cosmic Background Explorer) der Nasa hatte 1992 winzige Fluktuationen und minimale Temperaturunterschiede in der Hintergrundstrahlung ausgemacht. Auch mit dem WMAP wurden Temperaturunterschiede gemessen, deren Amplitude aber in der einen Hälfte des Universums größer ist als in der anderen – und zwar immerhin um 10 Prozent.

Diese Asymmetrie könne nicht, schreiben die Wissenschaftler in ihrem eben veröffentlichtem Artikel, durch eine einzige Inflation erklärt werden, wie sie das Urknall-Modell voraussetzt, weil damit das Prinzip der Homogenität des Universums verletzt werde. Wenn man aber eine Inflationstheorie mit mehreren Feldern (Curvaton-Modell) zugrunde lege, dann ließe sich diese Asymmetrie erklären. Die Anomalie könne, so spekulieren die Wissenschaftler, auch ein Überbleibsel aus der Zeit vor der Inflation sein, zumindest ließe sie sich dadurch erklären, ohne die Homogenität unseres Universums zu verletzen.

Der Astrophysiker Sean M. Carroll, einer der Autoren, ist jedenfalls der Meinung, dass die Kosmologen ihren Horizont erweitern sollten: "Wir wurden so ausgebildet zu sagen, dass es keine Zeit vor dem Urknall gibt, obgleich wir eigentlich sagen müssten, dass wir nicht wissen, ob es da etwas gab und was dies war."

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