Ungelöste Rätsel des Alls
Rotiert unser Universum um die „Achse des Bösen“?
Das Universum wird immer rätselhafter. Erst galt es als statisch, dann expandierte es, später zeigte sich, dass sich die Ausdehnung beschleunigt. Jetzt gibt es sogar Hinweise darauf, dass es rotieren könnte.
Unser Bild vom Universum wechselte in regelmäßigen Abstanden. Zuerst galt es als statisch, das heißt, die Galaxien und mit ihnen die Sterne und Planeten schwirren durch einen riesigen, aber unveränderlichen Raum. An diese Beschaffenheit des Alls glaubte zunächst auch Albert Einstein. Dann, im Jahr 1929, entdeckte der US-Astronom Edwin Hubble die Nebelflucht. Das Spektrum des Lichts der Galaxien verriet, dass sie sich allesamt von der Erde entfernen. Bald war klar, dass der Raum expandiert und die Sterneninseln mit sich reißt.
Die nächste Volte folgte 1997. Zwei Gruppen von Astronomen hatten spezielle Supernova-Explosionen in fernen Galaxien beobachtet. Doch mit deren Helligkeit stimmte etwas nicht. Bei einem gleichmäßig expandierenden All sollte sich ihr Licht einer bestimmten Kurve folgend abschwächen. Das tat es aber nicht. Die Datenanalyse ergab, dass die Expansion des Universums bis vor etwa sieben Milliarden Jahren abgebremst wurde. Seither beschleunigt sich seine Ausdehnung. Für diese Entdeckung erhielten die beteiligten Forscher in diesem Jahr den Nobelpreis.
Statisch, expandierend, beschleunigte Ausdehnung – als wäre dies nicht genug, könnte sich die Serie erstaunlicher Erkenntnisse über die Eigenschaften des Kosmos fortsetzen. Denn mittlerweile gibt es Hinweise darauf, dass unser Universum rotiert. Erstmals kam dieser Gedanke im Jahr 2005 auf, als Astrophysiker die Daten der Nasa-Raumsonde WMAP analysierten. Sie zeichnet das Muster der kosmischen Mikrowellenstrahlung auf.
Nachleuchten des Urknalls
Hervorgebracht wurde es von der Mikrowellenstrahlung, die das All seit dem Beginn seiner Existenz durchzieht. Sie gilt als „Nachleuchten des Urknalls“. Kurz nach dem feurigen Schöpfungsakt vor 13,7 Milliarden Jahren lag die Materie in Form eines viele Milliarden Kelvin heißen Plasmas vor, das heißt, Atomkerne und Elektronen waren getrennt. Die Lichtwellen, die durch die glühende Ursuppe schwirrten, wurden von den elektrisch geladenen Teilchen immer wieder eingefangen, abgestrahlt und erneut absorbiert. Weit konnten sie also nicht fliegen, der Kosmos war daher undurchsichtig.
Dies änderte sich erst über 300 000 Jahre später. Bis dahin war das All wärmer als 4000 Kelvin. Erst als seine Temperatur unter diesen Wert sank, vereinten sich Elektronen und Protonen zu elektrisch neutralen Wasserstoffatomen; Physiker sprechen von Rekombination. Die störenden elektrischen Ladungen verschwanden, jetzt konnten die Lichtteilchen (Photonen) ungehindert durch die mittlerweile auch verdünnte Materie fliegen – das Universum wurde durchsichtig. Seither durchzieht die Strahlung das sich ausdehnende All und kühlte bis heute auf durchschnittlich 2,735 Kelvin ab (0 Kelvin = absoluter Nullpunkt).
Im turbulenten frühen Kosmos war die Materie nicht völlig gleichmäßig verteilt. Dichteschwankungen (so genannte Fluktuationen) traten auf, wobei Regionen mit leicht erhöhter Massendichte durch ihre stärkere Schwerkraft mehr Materie aus der Umgebung anzogen, was zu einer weiteren Verdichtung der Urklumpen führte. Sie wurden zu Samenkörnern von Galaxien und anderen Strukturen, die wir im heutigen Universum beobachten.
Zugleich veränderten die Fluktuationen die Temperatur der allgegenwärtigen Strahlung und prägten ihr so das Muster der Materieverteilung auf, wie sie zum Zeitpunkt der Rekombination herrschte. Auch andere Faktoren wie die Geschwindigkeit von Gasmassen bewirkten leichte Verschiebungen im Strahlungsspektrum. Die Information über die physikalischen Zustände im frühen Kosmos war nun gleichsam eingefroren. Diese Temperaturverteilung, die auf den Himmelskarten der Mikrowellenstrahlung ein buntes Fleckenmuster ergibt, zeichnen die WMAP-Sensoren auf.
Zur Überraschung der Forscher zeigte sich, dass sich die Farbflecken auf großen Skalen entlang einer Achse aufreihen, die sich quer über das Firmament zieht. Die britischen Himmelsforscher Kate Land und Joao Magueijo tauften diese Anordnung „axis of evil“ (die Achse des Bösen). Ein um diese Achse rotierendes Universum könnte das Phänomen erklären: Die darin auftretenden Kräfte würden dann eine von der erwarteten Zufallsverteilung abweichende Verteilung der Materie bewirken.
Damit wäre eine der Grundannahmen der Kosmologen verletzt, nämlich, dass das Universum eine räumliche und zeitliche Spiegelsymmetrie besitzt, ähnlich wie ein Fußball. Diesen Befund bestätigte jetzt in einer neuen Studie der Physikprofessor Michael Longo von der University of Michigan in Ann Arbor. Schon zuvor waren im Universum Symmetriebrechungen bekannt, etwa bei der elektrischen Ladung, denn eigentlich sollten die entgegengesetzt geladenen Teilchen aus Materie und Antimaterie im Kosmos zu gleichen Teilen auftreten, was sie aber bekanntlich nicht tun. Weiter zerfallen manche radioaktive Atome in einer Weise, die von einer weiteren fundamentalen Symmetrie abweicht, nämlich der so genannten Parität oder Raumspiegelung. „Wenn dies auf den kleinsten Skalen möglich ist, warum nicht auch auf den größten, vielleicht sogar bezogen auf das ganze Universum?“, fragte sich Longo.