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News: Vor dem großen Knall

Vor zwanzig Jahren erfuhr die bewährte Urknalltheorie ihre letzte Aufrüstung und stand nun auch im Einklang mit Beobachtungen, von denen die Gründerväter noch nicht ahnen konnten. Doch mit einem Mal droht nun dem Modell ernsthafte Konkurrenz. Denn auf einer Tagung ergriff ein Forscher gänzlich unerwartet das Wort und stellte eine Alternative zum derzeitigen Big-Bang-Konzept vor, die nach Meinung der Kollegen tatsächlich tauglich sein könnte.
Nachdem Forscher wie Willem de Sitter, Aleksandr Friedmann, Georges Lemaître, Edwin Hubble oder George Gamow über die Entstehung des Kosmos nachdachten, bildete sich bald darauf - in den 30er Jahren - das einheitlich anerkannte kosmologische Modell des Urknalls heraus. Doch von Beginn an wies diese Theorie Schwächen auf, und es dauerte bis 1981, als Alan Guth vom Department of Physics vom Massachusetts Institute of Technology sein "inflationäres Universum" ersann.

So mussten sich die Astronomen beispielsweise mit dem Problem herumschlagen, dass das Universum "flach" ist und isotrop, alle Eigenschaften also gleichmäßig verteilt sind. Die herkömmliche Urknalltheorie hielt dafür keine Erklärung bereit, denn viele Bereiche waren bereits 300 000 Jahre nach dem Urknall - als die kosmische Hintergrundstrahlung entstand - soweit voneinander entfernt, dass ein Ausgleich der Temperaturen unmöglich war.

Nun ist die Temperaturverteilung aber überraschend homogen - isotrop eben - und Guth war in der Lage, dieses Phänomen mit seiner Inflation zu erklären. Demnach erfolgte die Expansion des Universums während der inflationären Phase so rasch, dass sich ein ehemals zusammenhängender Bereich weit über die Größe des heute beobachtbaren Universums ausdehnte. Der Horizont des Universums expandierte zeitweise viel schneller als die Lichtgeschwindigkeit, sodass ein Temperaturausgleich vor der Inflation stattfinden konnte. All dies geschah innerhalb er ersten 10-35 bis 10-31 Lebenssekunden des Kosmos. Dessen Radius wuchs in dieser Zeit um das 1043-fache.

Zwanzig Jahre lang arrangierten sich die Astronomen mit dieser Lösung, bis Paul Steinhardt Anfang April 2001 das Publikum der Tagung The Dark Universe: Matter, Energy, and Gravity des Space Telescope Science Institute überraschte, indem er eine Alternative zum derzeitigen Urknall-Konzept vorstellte. Sein ekpyrotic model beschreibt die Entwicklung des Universums vor dem Big Bang und erklärt dessen Form und Isotropie ohne Zuhilfenahme der Inflation.

Steinhardt zu folgen dürfte selbst vielen der Anwesenden nicht leicht gefallen sein, schließlich spricht er von elf abstrakten Dimensionen, von denen immerhin sechs "eingerollt" und somit vernachlässigbar sind. In seinem auf fünf Dimensionen reduzierten Raum hätten sich demnach zwei vollkommen flache, vierdimensionale membranartige Strukturen ausgebildet, von denen eine unser Universum darstellte, die andere hingegen ein verborgenes Paralleluniversum.

Letzteres habe infolge zufälliger Schwankungen eine Art Beule hervorgebracht, die sich nun langsam in Richtung unseres Universums bewegte und schließlich mit ihm kollidierte. Dabei entstanden die Energie und Materie, welche heute unseren Kosmos ausmachen. Und dass der flach ist, ergibt sich laut Steinhardt aus der Symmetrie der beiden ursprünglich flachen Oberflächen. "Flach plus Flach ist gleich Flach", lautet sein lakonischer Kommentar.

Steinhardt greift damit tief in die Trickkiste der String-Theorie, und genau das begeistert auch seine Kollegen. Zwar scheint das ekpyrotic model eher Ergebnis abstrakter Gedankenspiele zu sein, aber entscheidend ist ja immer, was hinten herauskommt. Und das könnten jene geheimnisvollen Gravitationswellen sein, die - so die Allgemeine Relativitätstheorie - von beschleunigten Massen ausgehen, sich bisher aber jedwedem Nachweis verwehrten. Jedenfalls sollten sich die Gravitationswellen der Inflationstheorie von denen des ekpyrotic models unterscheiden. Ein Ansporn also für diejenigen, die seit Jahren versuchen, diesen wundersamen Wellen auf die Spur zu kommen.

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