Gravitationswellen täuschen Beschleunigung der kosmischen Expansion vor

Forscher sieht großräumige Schwingungen der Raumzeit als Ursache der mysteriösen Dunklen Energie

Gravitationswellen
Gravitationswellen

Cardiff (Großbritannien) - Beim Urknall entstandene Gravitationswellen mit Wellenlängen so groß wie das ganze Universum sind nach Ansicht eines britischen Forschers die Ursache für zwei bislang rätselhafte kosmologische Phänomene. Die Schwingungen der Raumzeit könnten sowohl die Beschleunigung der Expansion des Weltalls vortäuschen als auch die Asymmetrie in der kosmischen Hintergrundstrahlung verursachen, schreibt der Astrophysiker. Sein Fachaufsatz ist online auf dem wissenschaflichen Dokumentenserver "arXiv" veröffentlicht und wurde daher nicht im Peer-Review-Verfahren begutachtet.

Seit seiner Entstehung vor 13,7 Milliarden Jahren dehnt das Universum sich aus. Die Schwerkraft sollte die kosmische Expansion abbremsen. Doch in den 1990er Jahren zeigten Beobachtungen an fernen explodierenden Sternen - so genannten Supernovae -, dass die Expansion sich im Gegenteil sogar beschleunigt. Als Ursache für diese Beschleunigung postulierten die Kosmologen eine mysteriöse Dunkle Energie. Worum es sich dabei wirklich handelt, blieb bislang völlig unklar - eine Art Spannung des Raumes vielleicht oder eine exotische, bislang unbekannte Materieform.

"Starke, großräumige Gravitationswellen können die kosmische Beschleunigung im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie erklären, ohne dass auf exotische Konzepte zurückgegriffen werden muss", erklärt Edmund Schluessel von der Cardiff University. Seit langem gehen Astronomen davon aus, dass beim Urknall, der explosionsartigen Entstehung des Kosmos, auch Gravitationswellen entstanden sind. Bislang haben sie jedoch nur Raumzeit-Schwingungen berücksichtigt, deren Wellenlängen deutlich kleiner sind als der Durchmesser des sichtbaren Universums.

Schluessel zeigt nun, welche Auswirkungen Gravitationswellen haben, deren Wellenlängen mit über zehn Milliarden Lichtjahren von der gleichen Größe sind wie der sichtbare Kosmos. Die Schwingungen der Raumzeit können die Strahlung weit entfernter Supernovae so beeinflussen, dass eine Zunahme der Expansion vorgetäuscht wird. Mehr noch: Die Gravitationswellen können auch dazu führen, dass die kosmische Hintergrundstrahlung, eine Art Strahlungsecho des Urknalls, nicht symmetrisch über den Himmel verteilt ist.

Die These von Schluessel erklärt damit nicht nur zwei kosmologische Phänomene im Rahmen der Standard-Physik, sie macht auch eine beobachtbare Vorhersage: Die scheinbare Beschleunigung der kosmischen Expansion sollte richtungsabhängig sein, also auf einer Hälfte des Himmels größer als auf der anderen. Tatsächlich haben zwei chinesische Forscher in den Daten von 557 weit entfernten Supernovae kürzlich Hinweise auf eine solche asymmetrische Beschleunigung gefunden. Diese Beobachtungen müssen aber noch durch andere Astronomen unabhängig bestätigt werden.