Gravitationswellen und 3K-Hintergrundstrahlung

Gravitationswellen wurden erstmals durch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben. Sie entstehen bei der Beschleunigung kompakter Massen wie beispielsweise 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 sogenannte inflationären Phase, etwa 380 Tausend Jahre nach dem Urknall, erzeugten Gravitationswellen. Diese sind heute als kosmische Hintergrundstrahlung messbar, die sich bis zum aktuellen Zeitpunkt gleichmäßig in alle Richtungen des Universums ausbreiten.

Da der Urknall rund 14 Milliarden Jahre zurück liegt, hat die Strahlung stark an Intensität verloren. Die Temperatur der Hintergrundstrahlung beträgt heute nur noch knapp unter drei Kelvin über dem absoluten Nullpunkt des Universums. Frequenzenuntersuchungen des Satelliten COBE bestätigten, dass es sich dabei um eine Schwarzkörperstrahlung handelt.

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 erstmals die Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung untersucht. Anhand der Messdaten konnten Gravitationswellen direkt sichtbar gemacht werden.