Strung im Gewebe des Universums knnte Beginn der Zeit offenbaren



Hat die Zeit einen Anfang und wenn ja, wann? Auf diese Ur-Frage eine Antwort zu finden, ist ein Grundanliegen der Physik. Ein besseres Verstndnis von Strungen der Raumzeit, sogenannten Gravitationswellen, knnte dafr sorgen, dass wir einer Lsung immer nher kommen.

Am Anfang war mal wieder Einstein

Es war 1916, als Albert Einstein Gravitationswellen als Folge seiner Relativittstheorie vorhergesagt hatte. Es sollte fast 100 Jahre dauern, bis die Strungen der Raumzeit, ausgelst durch die Bewegungen von sehr massiven Objekten, erstmals nachgewiesen werden konnten. Das, was 2015 im Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) fr einen aufregenden ersten Ausschlag der Gerte sorgt, verspricht unser Verstndnis von Raum und Zeit nachhaltig zu verndern.

„Wir knnen das frhe Universum nicht direkt sehen, aber vielleicht knnen wir es indirekt betrachten, wenn wir uns damit auseinandersetzen, wie Gravitationswellen aus dieser Zeit Materie und Strahlung beeinflusst haben, die wir heute beobachten knnen“, so Deepen Garg, Hauptautor eines Artikels, der laut Phys spannende neue Ergebnisse zur Nutzung von Gravitationswellen im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics verffentlicht.
Infografik: LIGO

Alles fngt mit der Sonne an

Die Basis fr ihre berlegung fanden Garg und sein Mitautor Ilya Dodin vom Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) zunchst in einer ganz anderen Disziplin. Zum Verstndnis des Fusionsprozesses der Sonne ist es fr Fusionswissenschaftler essenziell zu verstehen, wie sich elektromagnetische Wellen durch Plasma bewegen. Das Forscherteam konnte hier eine erstaunliche Parallele zu den Mechanismen von Gravitationswellen entdecken: „Wir haben im Grunde genommen eine Plasmawellenmethode eingesetzt, um ein Gravitationswellenproblem zu lsen“, so Garg.

So gelang es Garg und Dodin neue Formeln zu entwickeln, die sich eine Eigenschaft der Strungen der Raumzeit zunutze machen: Flieen diese Wellen durch Materie, wird Licht erzeugt, dessen Eigenschaften von der Dichte der Materie abhngen. Die Theorie: Wird dieser Mechanismus ausreichend verstanden, knnen Gravitationswellen theoretisch bisher verborgene Eigenschaften von Himmelskrpern auf ihrem Weg enthllen.

Diese Eigenschaft der Gravitationswellen lsst sich dann in der Theorie auch dazu nutzen, um einen Blick auf deren Ursprung zu werfen – also auf die Beschaffenheit von Neutronensternen und schwarzen Lchern, durch deren Kollision sie entstanden sind. Doch die berlegung hrt hier nicht auf. Fr Garg und seinen Wissenschaftsbereich ist die Beobachtung der Strungen der Raumzeit das vielversprechendste Mittel, um Informationen darber zu erlangen, was whrend des Urknalls und der Frhzeit unseres Universums geschah. Was Garg und sein Team aber erst einmal braucht? Zeit! „Wir haben jetzt einige Formeln, aber um aussagekrftige Ergebnisse zu erhalten, ist mehr Arbeit ntig.“

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