Gravitationswellen und 3K-Hintergrundstrahlung

Gravitationswellen wurden erstmals durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie beschrieben. Sie entstehen bei der Beschleunigung kompakter Massen, z.B. bei einer Supernova-Explosion, bei der Kollision von Neutronensternen oder beim Verschmelzen von Schwarzen Löchern.

Auch der Urknall und die anschließende Expansion des Universums in der sog. inflationären Phase, 380 Tsd. Jahre nach dem Urknall, erzeugten Gravitationswellen. Sie sind als kosmische Hintergrundstrahlung messbar, die sich bis zum heutigen Zeitpunkt gleichmäßig in alle Richtungen des Universums ausbreiten.

Da der Urknall rund 14 Mrd. Jahre zurück liegt, hat die Strahlung stark an Intensität verloren. Die Temperatur der Hintergrundstrahlung beträgt heute nur noch etwa drei Kelvin über dem absoluten Nullpunkt des Universums.

Winzige Temperaturunterschiede der kosmischen Mikrowellenstrahlung, spiegeln Dichteunterschiede des frühen Universums wieder, wie sie unmittelbar nach dem Urknall existierten. Diese frühen, geringfügigen Veränderungen im Raumzeitgewebe bilden die Grundlage für die großräumigen Strukturen aus Galaxien und Galaxienhaufen, wie wir sie heute kennen.

Mit dem "Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization Experiment" (BICEP2) an der Amundsen-Scott-Forschungsstation am Südpol, wurde nun erstmals auch die Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung untersucht. Anhand der Messdaten konnten Gravitationswellen direkt sichtbar gemacht werden.