Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Uralte Signale aus dem frühen Universum

13.02.2017

Theoretische Physiker der Universität Basel haben erstmals das Signal bestimmter Gravitationswellen-Quellen berechnet, welches Bruchteile von Sekunden nach dem Urknall entstanden ist. Quelle des Signals ist ein längst vergangenes kosmologisches Phänomen namens «Oscillon». Die Fachzeitschrift «Physical Review Letters» hat die Ergebnisse veröffentlicht.

Gravitationswellen hat bereits Albert Einstein vorhergesagt, tatsächlich nachweisen, konnte man sie aber erst im Herbst 2015. Hochsensible Detektoren empfingen damals die Wellen, die bei der Verschmelzung zweier schwarzer Löcher entstanden sind.


Gemäss den Berechnungen von Prof. Stefan Antusch und seinem Team erzeugen die «Oscillons» einen charakteristischen Peak im ansonsten breiten Spektrum der Gravitationswellen.

Universität Basel, Departement Physik

Gravitationswellen sind anders als alle anderen bekannten Wellen. Während sie sich durch das Universum fortpflanzen, stauchen und strecken sie die Raumzeit, oder anders: sie verzerren die Geometrie des Raumes selbst. Obwohl jede sich beschleunigende Masse Gravitationswellen aussendet, lassen sie sich nur bei extrem grossen Massen wie Schwarzen Löchern oder Sternenexplosionen messen.

Gravitationswellen transportieren Informationen vom Urknall

Gravitationswellen liefern aber nicht nur Erkenntnisse zu solchen astrophysikalischen Grossereignissen, sondern bieten auch Einblick in die Entstehung des Universums selbst. Um mehr über diese Phase des Alls zu erfahren, erforschen Prof. Stefan Antusch und sein Team vom Departement Physik der Universität Basel den sogenannten stochastischen Gravitationswellenhintergrund.

Dieser Hintergrund besteht aus Gravitationswellen von sehr vielen Quellen, die sich überlagern und zusammen ein breites Spektrum an Frequenzen ergeben. Die Basler Physiker berechnen Vorhersagen zu den Frequenzbereichen und zur Stärke der Wellen, die dann in Experimenten getestet werden können.

Stark komprimiertes All

Kurz nach dem Urknall war das heute sichtbare Universum noch sehr klein, dicht und heiss. «Man kann sich da etwas in der Grösse eines Fussballs vorstellen», erklärt Antusch. Das gesamte Weltall war auf diesen sehr engen Raum komprimiert und äusserst turbulent. Die Kosmologie geht heute davon aus, dass das Universum damals von dem Inflaton-Teilchen und seinem dazugehörigen Feld dominiert wurde.

Oscillons erzeugen starkes Signal

Das Inflaton fluktuierte stark und diese Fluktuationen hatten besondere Eigenschaften. Sie bildeten beispielsweise Klumpen, schwankten also in lokalisierten Bereichen. Diese Bereiche nennt man Oscillons. Man kann sie sich als stehende Wellen vorstellen. «Obwohl die Oscillons schon lange nicht mehr existieren, sind die Gravitationswellen, die sie ausgesandt haben, allgegenwärtig – durch sie können wir weiter zurückschauen als jemals zuvor», sagt Antusch.

Der theoretische Physiker und sein Team konnten in numerischen Simulationen berechnen, wie das Signal der Oscillons, welches nur Bruchteile von Sekunden nach dem Urknall ausgesendet wurde, aussieht. Es erscheint als starker Peak in dem ansonsten breiten Frequenzspektrum der Gravitationswellen.

«Wir hätten vor unseren Berechnungen nicht gedacht, dass Oscillons ein solch starkes Signal bei einer bestimmten Frequenz erzeugen können», erläutert Antusch. In einem zweiten Schritt müssen nun experimentelle Physiker das Signal mit Detektoren tatsächlich nachweisen.

Originalartikel

Stefan Antusch, Francesco Cefalà, and Stefano Orani
Gravitational Waves from Oscillons after Inflation
Physical Review Letters (2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.118.011303

Weitere Auskünfte

Prof. Dr. Stefan Antusch, Universität Basel, Departement Physik, Tel. +41 61 207 39 18, E-Mail: stefan.antusch@unibas.ch

Reto Caluori | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

nachricht Zwei verdächtigte Sterne unschuldig an mysteriösem Antiteilchen-Überschuss
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte