Der Physiker Sean Carroll hielt auf dem Treffen der American Astronomical Society im Juni 2008 einen wunderbaren Vortrag über seine „spekulative Forschung“ darüber, was möglicherweise vor dem Urknall existiert haben könnte. (Hier ist ein Artikel über Carrolls Vortrag.) Aber jetzt haben Carroll und einige Kollegen ein bisschen mehr getan als nur darüber zu spekulieren, was vor dem Beginn unseres Universums gekommen sein könnte. Carroll hat zusammen mit Caltech-Professor Marc Kamionkowski und der Doktorandin Adrienne Erickcek ein mathematisches Modell erstellt, um eine Anomalie im frühen Universum zu erklären, und es kann auch Aufschluss darüber geben, was vor dem Urknall existierte. "Es ist nicht mehr ganz verrückt zu fragen, was vor dem Urknall passiert ist", sagte Kamionkowski.
Die 1980 erstmals vorgeschlagene Inflationstheorie besagt, dass sich der Raum im Moment nach dem Urknall exponentiell ausdehnte. "Inflation beginnt das Universum mit einer leeren Tafel", beschreibt Erickcek. Das Problem mit der Inflation ist jedoch, dass sie vorhersagt, dass das Universum einheitlich begonnen hat.
Messungen mit der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) zeigen jedoch, dass die Schwankungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) - der elektromagnetischen Strahlung, die 400.000 Jahre nach dem Urknall das Universum durchdrungen hat - auf einer Seite des Himmels etwa 10% stärker sind als auf der anderen das andere.
"Es ist eine zertifizierte Anomalie", bemerkt Kamionkowski. "Aber da die Inflation mit allem anderen so gut zu funktionieren scheint, erscheint es verfrüht, die Theorie zu verwerfen." Stattdessen arbeitete das Team in seiner Mathematik mit der Theorie, um die Asymmetrie anzugehen, da eine Erklärung für dieses „einseitige Universum“ wäre, wenn diese Schwankungen eine Struktur darstellen würden, die von etwas übrig geblieben ist, das unser Universum hervorgebracht hat.
Sie testeten zunächst, ob der Wert eines einzelnen Energiefeldes, von dem angenommen wird, dass es die Inflation getrieben hat, das als Inflaton bezeichnet wird, auf einer Seite des Universums anders war als auf der anderen. Es hat nicht funktioniert - sie stellten fest, dass sich auch die mittlere Temperatur und Amplitude der Energievariationen im Raum änderten, wenn sie den Mittelwert des Inflatons änderten. Daher untersuchten sie ein zweites Energiefeld, die sogenannte Krümmung, die zuvor vorgeschlagen worden war, um die im CMB beobachteten Schwankungen hervorzurufen. Sie führten eine Störung in das Krümmungsfeld ein, die sich nur darauf auswirkt, wie sich die Temperatur von Punkt zu Punkt durch den Raum ändert, während der Durchschnittswert erhalten bleibt.
Das neue Modell sagt mehr kalte als heiße Stellen in der CMB voraus, sagt Kamionkowski. Erickcek fügt hinzu, dass diese Vorhersage vom Planck-Satelliten getestet wird, einer internationalen Mission unter der Leitung der Europäischen Weltraumorganisation mit bedeutenden Beiträgen der NASA, deren Start für April 2009 geplant ist.
Für Erickcek sind die Ergebnisse des Teams der Schlüssel zum besseren Verständnis der Inflation. "Inflation ist eine Beschreibung der Expansion des Universums", fügt sie hinzu. „Die Vorhersagen wurden überprüft, aber was hat sie angetrieben und wie lange hat sie gedauert? Dies ist eine Möglichkeit, um zu sehen, was während der Inflation passiert ist, bei der viele Lücken darauf warten, ausgefüllt zu werden. “
Die von den Forschern eingeführte Störung bietet jedoch möglicherweise auch einen ersten Einblick in das, was vor dem Urknall kam, da es sich um einen Abdruck handeln könnte, der aus der Zeit vor der Inflation stammt. "All dieses Zeug ist beobachtend von einem Schleier verborgen", sagt Kamionkowski. "Wenn unser Modell hält, haben wir möglicherweise die Chance, über diesen Schleier hinaus zu sehen."
Quelle: Caltech
