Die Inflationstheorie geht davon aus, dass das Universum unmittelbar nach dem Urknall eine exponentielle Expansionsphase durchlief. Ein Forscherteam hat nun herausgefunden, dass Gravitationsstrahlung durch einen anderen Mechanismus als die Inflation erzeugt werden kann. Wenn diese Art von Strahlung schließlich entdeckt wird, liefert sie nicht den schlüssigen Beweis für die Inflationstheorie, die einst als Gewissheit galt.
"Wenn wir einen primordialen Gravitationswellenhintergrund sehen, können wir nicht mehr sicher sagen, dass dies auf die Inflation zurückzuführen ist", sagte der bekannte Astronom Lawrence Krauss von der Case Western Reserve University.
Die Inflationstheorie wurde erstmals 1981 vom Kosmologen Alan Guth vorgeschlagen, um einige Merkmale des Universums zu erklären, die zuvor Astronomen verwirrt hatten, z. B. warum das Universum so nahe daran ist, flach zu sein und warum es so einheitlich ist. Die Inflation ist bis heute der beste Weg, um viele Aspekte des frühen Urknalluniversums theoretisch zu verstehen, aber die meisten Vorhersagen der Theorie sind etwas vage genug, dass sie selbst dann, wenn sie eingehalten würden, wahrscheinlich keine eindeutigen Aussagen liefern würden. Schnitt Bestätigung der Theorie.
Die Gravitationsstrahlung wurde jedoch als eine der wichtigsten Vorhersagen der Inflationstheorie angesehen, und die Erfassung dieses Spektrums wurde von Physikern als Beweis dafür angesehen, dass die Inflation tatsächlich vor Milliarden von Jahren stattgefunden hat.
Gravitationsstrahlung ist eine Vorhersage von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie. Nach der Theorie stört es immer dann, wenn sich große Mengen an Masse oder Energie bewegen, die umgebende Raumzeit und Wellen gehen von der Region aus, in der die Verschiebung auftritt. Diese Wellen sind nicht leicht zu erkennen, aber es gibt ein Experiment, das direkt nach dieser Strahlung suchen soll, das Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium (LIGO) in Livingston, Louisiana. Die bevorstehende Planck-Mission, die 2009 starten soll, wird indirekt nach dem kosmischen Mikrowellenhintergrund suchen.
Bisher wurde allgemein angenommen, dass der Nachweis von Gravitationsstrahlung in Form von polarisiertem Licht aus dem CMB die Inflationstheorie bestätigen würde, da angenommen wurde, dass Inflation die einzige Möglichkeit ist, diese Strahlung zu erzeugen. Krauss und sein Team haben jedoch die Frage aufgeworfen, ob diese Strahlung unverkennbar mit der Inflation verbunden sein kann.
Krauss 'Team schlägt vor, dass ein Phänomen namens "Symmetriebrechung" auch Gravitationsstrahlung erzeugen kann. Das Brechen der Symmetrie ist ein zentraler Bestandteil der grundlegenden Teilchenphysik, bei der ein System von einem symmetrischen zu einem nicht symmetrischen Zustand niedriger Energie übergeht. Krauss 'Erklärung ist, dass ein „Skalarfeld“ (ähnlich einem elektrischen oder magnetischen Feld) ausgerichtet wird, wenn sich das Universum ausdehnt. Wenn sich das Universum ausdehnt, kommt jede Region, über der das Feld ausgerichtet ist, mit anderen Regionen in Kontakt, in denen das Feld eine andere Ausrichtung aufweist. Wenn dies geschieht, entspannt sich das Feld in einen Zustand, in dem es über die gesamte Region ausgerichtet ist und beim Entspannen Gravitationsstrahlung emittiert.
Das ist alles ziemlich verwirrend, aber die gesüßte kondensierte Version besagt, dass dieses Ereignis die Inflationstheorie nicht unbedingt verifizieren wird, wenn jemals Gravitationsstrahlung entdeckt wird. Ob die Inflationstheorie jemals bestätigt werden kann, bleibt daher abzuwarten.
Krauss 'Artikel „Nahezu skaliertes invariantes Spektrum der Gravitationsstrahlung aus globalen Phasenübergängen“ wurde in den Physical Review Letters vom April 2008 veröffentlicht.
Ursprüngliche Nachrichtenquelle: Pressemitteilung der Case Western Reserve University
