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Dienstag, 23. November 2010
Beweise für ein Universum vor dem Urknall entdeckt ?

Oxford/ England - Nach derzeitiger Lehrmeinung entstand unser heutiges Universum vor 13,7 Milliarden durch den sogenannten Urknall aus dem Nichts und dehnt sich seither fortwährend aus. Kein Geringerer als der bekannte und hochgeachtete Mathematiker, theoretische Physiker und Kosmologe Sir Roger Penrose glaubt nun, gemeinsam mit seinem Kollegen Vahe Gurzadyan in den Messdaten der kosmischen Hintergrundstrahlung Beweise für Aktivitäten vor dem Urknall gefunden zu haben und sieht damit seine Theorie einer sogenannten "konformen zyklischen Kosmologie" (Conformal Cyclic Cosmology, CCC) bestätigt.

Die CCC-Theorie widerspricht der Vorstellung des Standardmodells der Kosmologie, wie sie im Rahmen der sog. Urknalltheorie die zeitliche Entwicklung des Universums nach dem Urknall beschreibt und keine Explosion in einem bereits bestehenden Raum, sondern die gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer ursprünglichen Singularität bezeichnet. Stattdessen sollen jeweils neue Universen durch ihren Urknall zyklisch aus dem jeweilig gealterten Vorgängeruniversum entstehen.



In den Messdaten der kosmischen Hintergrundstrahlung der NASA-Sonde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) und dem Ballon-Teleskop "BOOMERanG" ("Balloon Observations Of Millimetric Extragalactic Radiation and Geophysics) haben die Forscher konzentrische Ringe mit deutlich niedrigeren Temperaturschwankungen entdeckt (s. Abb. o.). Bei dieser Hintergrundstrahlung handelt es sich laut Urknalltheorie sozusagen um das Echo des Urknalls, genauer gesagt um Mikrowellenstrahlung aus der Zeit von 300.000 nach dem Urknall selbst. Die konzentrischen Kreisstrukturen halten die Forscher für Spuren Gravitationswellen von einst zusammengestoßenen Schwarzen Löchern in jenem Universum, das unserem Universum vorangegangen war.

Für bisherige Urknallkosmologien, so Penrose und Gurzadyan, stelle die Existenz dieser Ringe ein grundsätzliches Problem dar, da die Temperaturunterschiede zufällig verteilt sein sollten, statt derartig geordnete Strukturen anzunehmen (s. Abb.).

Sollten sich die Beobachtungen von Penrose und Gurzadyan bestätigen, würde dies die bisherige Urknalltheorie über den Haufen werfen. Zuvor erwarten Beobachter jedoch schon jetzt eine langwierige und hitzig geführte kontroverse Diskussion der Grundlagendaten.


Den Artikel von Penrose und Gurzadyan finden Sie HIER:

http://arxiv.org/abs/1011.3706

Quellen: grenzwissenschaft-aktuell./ arxiv.org / physicsworld.com



Konzentrische Ringe in der kosmischen Hintergrundstrahlung | Copyright: Penrose u. Gurzadyan

Aus: http://grenzwissenschaft-aktuell.blogspo...-alter-als.html

Donnerstag, 5. Mai 2011
Sind einige Schwarze Löcher älter als der Urknall ?



London/ England - Vor dem Hintergrund der kosmologischen Theorie, wonach das Universum sich in Zyklen von Urknallen und Zusammenballungen ausdehnt und wieder zusammenzieht, könnten einige heute noch existierenden Schwarze Löcher noch aus einer Zeit stammen, die vor unserem Urknall datiert. Wie diese jedoch als solche zu erkennen sind, ist derzeit noch fraglich.

Wie der Astronom Bernard. J. Carr von der "Queen Mary University of London" und der Mathematiker Alan. A. Coley von der kanadischen "Dalhousie University" in ihrem vorab auf "arxiv.org" veröffentlichten Artikel berichten, sollten, so vermutete dies schon Stephen Hawking, neben den konventionellen Schwarzen Löchern, die in Folge einer Sternenexplosion (Supernova) entstehen, auch sogenannte Primordiale Schwarze Löcher existieren, wie sie auf eine gänzlich andere Weise entstanden sein sollten.


Hierbei soll es sich um Schwarze Löcher handeln, die bereits während bzw. unmittelbar nach dem Urknall in Raumbereichen entstanden sein könnten, in welchen die lokale Massen- und Energiedichte genügend hoch war. Entsprechende Schwarze Löcher sollten also aufgrund der andauernden Ausdehnung des Universums auch im Universum weit verstreut sein. Auch wenn bislang noch kein solches Primordiales Schwarzes Loch entdeckt wurde, so legen theoretische kosmologische Überlegungen ihre Existenz dennoch nahe.

Laut den aktuellen Überlegungen von Carr und Coley könnten - genügend Masse vorausgesetzt - einige dieser Schwarzen Löcher also den Kollaps früherer Universen überstanden haben. Die notwendige Masse eines solchen Schwarzen Lochs haben die Wissenschaftler auf zwischen einigen hundert Millionen Kilogramm und etwa der Masse der Sonne berechnet.

Laut den Autoren liegt das Problem derzeit jedoch noch in der Tatsache dass die Masse von Primordialen Schwarzen Löchern und gewöhnlichen Schwarzen Löchern derart ähnlich ist, dass es schwer ist, die Exemplare der unterschiedlichen Typen voneinander zu unterscheiden. Ein Nachweis der kosmologischen Theorie durch Schwarze Löcher, die selbst älter sind als das Universum, steht also sprichwörtlich noch in den Sternen.


Schwarzes Loch (Illu.) | Copyright: grenzwissenschaft-aktuell.de

Helmut Satz: Die Welt vor dem Urknall
https://www.youtube.com/watch?v=wu3x16YD-Uk


(Wikipedia)

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...worten-liefern/

Vor dem Urknall ?
Neue Computer-Simulationen könnten Antworten liefern:

London (Großbritannien) – Was geschah vor dem Urknall? Diese Frage gilt seit Jahrzehnten als „unwissenschaftlich“ oder gar „sinnlos“. Doch eine aktuelle Studie von Kosmologen des Foundational Questions Institute (FQxI) schlägt nun einen neuen Weg vor: Mittels hochkomplexer Computersimulationen sollen die Grenzen der bisherigen Physik überwunden und Szenarien jenseits der bekannten Gleichungen erforscht werden.


Symbolbild: „Komplexe Rechenmethoden könnten kosmische Rätsel lösen.“
Copyright/Quelle: Gabriel Fitzpatrick für FQxI, FQxI (2025)

Wie Eugene Lim vom King’s College, Katy Clough von der Queen Mary University und Josu Aurrekoetxea von der Oxford University aktuell im Fachjournal „Living Reviews in Relativity“ (DOI: 10.1007/s41114-025-00058-z) erläutern, müsse zukünftig die sogenannte numerische Relativität stärker in der Kosmologie genutzt werden, um zentrale Fragen zu beantworten. Darunter auch Fragen danach, ob es ein „Vorher“ vor dem Urknall gab, ob wir in einem Multiversum leben oder ob unser Universum bereits mit einem Nachbar-Universum kollidiert ist oder ob es vielleicht sogar Zyklen aus Ausdehnung und Zusammenziehung durchläuft?

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt Gravitation und die Bewegung kosmischer Objekte. Doch rückwärts in der Zeit gerechnet, stößt man auf die kosmische Singularität: einen Zustand unendlicher Dichte und Temperatur, an dem die bekannten Naturgesetze zusammenbrechen. Klassische Lösungswege scheitern hier, ebenso wie beim Studium von Schwarzen Löchern.

Bislang beruhte die theoretische Kosmologie auf vereinfachenden Annahmen: Das Universum sei homogen und isotrop, sehe also in alle Richtungen gleich aus. Diese Näherung funktioniert für das heutige Universum erstaunlich gut und erleichtert viele Berechnungen. Zugleich stellt sich aber auch die Frage, ob dies auch für die Frühphase des Kosmos gilt. „Man kann unter der Straßenlaterne suchen, aber nicht im Dunkeln dahinter“, erklärt Lim. „Numerische Relativität erlaubt uns, über den Lichtkegel hinauszuschauen.“

Die numerische Relativität, also die Annäherung an Einsteins Gleichungen über Simulationen statt analytische Lösungen, wurde bereits in den 1960er-Jahren entwickelt, ursprünglich um das Verhalten kollidierender Schwarzer Löcher und die dadurch entstehenden Gravitationswellen zu berechnen. Erst 2005 gelang es Forschern, diese Probleme vollständig am Computer zu lösen – eine Grundlage, die später entscheidend für den Erfolg der LIGO-Experimente zur Gravitationswellenmessung wurde.

Nun soll diese Methodik auch auf die größten Rätsel der Kosmologie angewendet werden. Besonders spannend könnte dies angesichts der Fragen um die kosmische Inflation, eine extrem schnelle Ausdehnung des jungen Universums kurz nach dem Urknall, sein. Sie erklärt, warum das All heute so homogen erscheint. Doch warum und wie es überhaupt zu diesem „Wachstumsschub“ kam, ist bis heute unklar. Lim betont: „Ohne Inflation bricht vieles zusammen.“

Mit numerischer Relativität ließe sich prüfen, welche alternativen Anfangsbedingungen denkbar wären, ohne dass Homogenität und Symmetrie vorausgesetzt werden müssen. So könnte überprüft werden, welche Szenarien aus fundamentalen Theorien wie der Stringtheorie hervorgehen.

Weitere Anwendungsgebiete bezeichnen die Forschenden als ebenso faszinierend: Simulationen könnten Aufschluss über hypothetische kosmische Strings geben. Hierbei handelt es sich um dünne, energiereiche „Narben“ im Raum-Zeit-Gefüge, die spezifische Gravitationswellen erzeugen könnten. Auch Kollisionen unseres Universums mit möglichen Nachbar-Universen ließen sich modellieren: Sie würden verräterische „Narben“ oder „Prellungen“ am kosmischen Hintergrund hinterlassen und könnten die Multiversumshypothese stützen.

Darüber hinaus könnte die Methode klären, ob unser Kosmos ein zyklisches Universum ist, so wie es das „Bounce“-Modell beschreibt, in dem sich die Entstehung von Universen in „Big Bangs“ aus vorhergehenden „Big Crunches“ neu entfalten. „Solche Szenarien führen zwangsläufig in extreme Gravitationsbereiche, wo herkömmliche Symmetrien nicht mehr greifen“, erklärt Lim. „Doch genau dort setzen bereits mehrere Forschergruppen an.“

Die praktischen Hürden sind gewaltig: Simulationen in der numerischen Relativität benötigen Supercomputer mit enormer Rechenleistung. Doch mit dem Fortschritt moderner Hochleistungsrechner wachsen auch die Möglichkeiten und Wahrscheinlichkeiten, neue Antworten auf die ältesten Fragen der Menschheit zu erhalten.

Lim und sein Team hoffen, dass ihre Arbeit dazu beiträgt, Kosmologen und Numeriker stärker zusammenzubringen. „Wir wollen die Schnittstelle entwickeln, sodass numerische Relativisten ihre Methoden auch auf kosmologische Probleme anwenden können – und Kosmologen wiederum Werkzeuge bekommen, um Fragen zu lösen, die bislang unlösbar schienen.“

Recherchequelle: Springer, Foundational Questions Institute

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