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Der Physiker Sean Carroll hielt beim 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 dem Caltech-Professor Marc Kamionkowski und der Doktorandin Adrienne Erickcek ein mathematisches Modell entwickelt, um eine Anomalie im frühen Universum zu erklären, und es könnte auch Aufschluss darüber geben, was existierte vor dem Urknall . '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 Weltraum im Moment nach dem Urknall exponentiell ausdehnt. „Inflation beginnt das Universum mit einer leeren Tafel“, beschreibt Erickcek. Das Problem mit der Inflation besteht jedoch darin, dass sie voraussagt, dass das Universum gleichförmig begann.
Aber Messungen der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) zeigen, dass die Fluktuationen im Cosmic Microwave Background (CMB) – der elektromagnetischen Strahlung, die das Universum 400.000 Jahre nach dem Urknall durchdrang – auf einer Seite des Himmels etwa 10 % stärker sind als auf der anderen das andere.
WMAP-Karte des CMB. Credit: WMAP-Team
„Es handelt sich um eine zertifizierte Anomalie“, bemerkt Kamionkowski. „Aber da Inflation mit allem anderen so gut zurecht zu kommen scheint, erscheint es verfrüht, die Theorie zu verwerfen.“ Stattdessen arbeitete das Team in seiner Mathematik mit der Theorie und befasste sich mit der Asymmetrie, da eine Erklärung für dieses „einseitige Universum“ darin besteht, dass diese Schwankungen eine Struktur darstellen, die von etwas übrig geblieben ist, das unser Universum produziert hat.
Sie begannen damit, zu testen, ob der Wert eines einzelnen Energiefeldes, von dem angenommen wird, dass es die Inflation angetrieben hat, das sogenannte Inflaton, auf einer Seite des Universums anders war als auf der anderen. Es funktionierte nicht – sie fanden heraus, dass sich auch die mittlere Temperatur und die Amplitude der Energievariationen im Weltraum änderten, wenn sie den Mittelwert des Inflatons änderten. Also erforschten sie ein zweites Energiefeld, das Curvaton genannt wird und von dem zuvor angenommen wurde, dass es die im CMB beobachteten Fluktuationen verursacht. Sie führten eine Störung in das Krümmungsfeld ein, die sich nur darauf auswirkte, wie sich die Temperatur von Punkt zu Punkt durch den Raum ändert, während der Durchschnittswert beibehalten wurde.
Das neue Modell sagt mehr kalte als heiße Stellen im 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 im 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. „Seine Vorhersagen wurden bestätigt, aber was hat sie angetrieben und wie lange hat sie gehalten? Auf diese Weise können Sie sich ansehen, was während der Inflation passiert ist, bei der viele Lücken darauf warten, ausgefüllt zu werden.“
Aber die von den Forschern eingeführte Störung kann auch einen ersten Einblick in das geben, was vor dem Urknall geschah, denn es könnte ein Abdruck aus der Zeit vor der Inflation sein. „All das Zeug ist beobachtet durch einen Schleier verborgen“, sagt Kamionkowski. „Wenn unser Modell Bestand hat, haben wir vielleicht die Chance, über diesen Schleier hinaus zu sehen.“
