Hawkings Kosmos einfach erklaert

Observation in Eternal Inflation . Sie wurden 2010 und 2011 in den führenden Fachzeitschriften Physical Review D beziehungsweise Physical Review Letters veröffentlicht. Darin berücksichtigen die Kosmologen auch zufällige Schwankungen des Skalarfelds, mit dem sie der Einfachheit halber die gesamte Materie und Energie im All beschrieben haben. Diese Fluktuationen sind aus Sicht der Quantenphysik unvermeidlich. Das macht das Modell realistischer, obwohl es noch immer stark vereinfacht ist. Die Kosmische Inflation scheint sich in diesem Szenario natürlicherweise zu ergeben. Sie ist also keine willkürliche Zutat. Das stützt das Vertrauen in die Keine-Grenzen-Bedingung beträchtlich.
    Die neuen Modellrechnungen leisten noch mehr. Sie machen zwei Prognosen, die sich vielleicht schon in wenigen Jahren überprüfen lassen. Das sollte man nicht überbewerten, denn die Voraussagen sind nicht sehr präzise – und nicht eindeutig (aus ein paar anderen kosmologischen Modellen folgt Ähnliches). Aber sie zeigen doch, dass die Anstrengungen kein bloßes Glasperlenspiel darstellen. Sie weisen den Weg zu noch genaueren Tests. Und sie verdeutlichen schon jetzt, egal zu welchen Ergebnissen die Messungen kommen werden, dass sich konkurrierende Modelle nach und nach eingrenzen und mindestens teilweise auch ausschließen lassen.
› Überraschende Horizonterweiterung
    Hawking, Hartle und Hertog haben in ihren neuen Rechnungen zwei recht wahrscheinliche und überraschende Alternativen gefunden.
    Die erste: Modelle mit Ewiger Inflation prognostizieren signifikante Inhomogenitäten jenseits unseres Beobachtungshorizonts. Das bedeutet, dass dort gewaltige Materieverdichtungen oder Leerräume herrschen könnten und vielleicht auch ganz andere physikalische Bedingungen. Unser einsehbares All wäre dann also keineswegs typisch. Aber es müsste eine relativ lange Periode der Inflation durchlaufen haben. Das hat zwar den Nachteil, dass die Spuren vom Anfang der Inflation dann wohl ins Unkenntliche zerstreut wurden – und wie die Inflation begann, wäre wohl prinzipiell nicht mehr zu erkennen. Der Vorteil ist aber, dass die Temperaturschwankungen in der Hintergrundstrahlung ein charakteristisches Zufallsmuster besitzen müssen (statistisch gesprochen handelt es sich um eine sogenannte Gauß-Verteilung). Falls künftige Messungen dies erhärten und sich auch die anderen Annahmen von Hawking und seinen Kollegen halten lassen, dann leben wir in einem sich ewig selbst reproduzierenden Kosmos, der unendlich viele Blasen-Universen erzeugt. Ein winziger Ausschnitt von einem davon ist dann alles, was wir überhaupt betrachten können.
    Modelle, in denen die Inflation nicht ewig weitergeht – die zweite Alternative –, haben im Szenario von Hawking, Hartle und Hertog andere Konsequenzen: Sie prognostizieren geringfügige Diskrepanzen von der zufälligen Verteilung der Temperaturunterschiede. (Fachleute sprechen von „Non-Gaussianities“, weil sie von der Gauß-Verteilung des reinen Zufallsmusters abweichen.) Manche Kosmologen wollen in den Daten der Raumsonde WMAP bereits Anzeichen davon erspäht haben. Doch eine verlässliche Aussage wird erst die Planck-Mission treffen können (Veröffentlichung der ersten Daten 2012). Wenn es diese Abweichungen gäbe, dann wäre Hawking & Co. zufolge das Universum überall ähnlich beschaffen – auch in Bereichen jenseits unseres Horizonts. Diese Homogenität würde sich also weit über den für uns einsehbaren Teil des Alls hinaus erstrecken.
    Beide Voraussagen sind nicht nur für künftige Überprüfungen interessant, sondern auch ganz grundsätzlich. Denn sie beziehen sich auf Zeiten und Räume, die unseren Beobachtungshorizont prinzipiell überschreiten, obwohl sich innerhalb des erforschbaren Universums noch Spuren von ihnen erhalten haben könnten. Das ist eine überraschende und durchaus gute Nachricht: Die Erkundung des Weltalls reicht vielleicht sehr viel weiter, als normalerweise angenommen wird. „Von lokalen Beobachtungen könnten wir Schlüsse auf die Struktur des Universums außerhalb unseres gegenwärtigen Horizonts ziehen“, schreiben Hartle, Hawking und Hertog. Man darf also gespannt sein, welche Überraschungen den Kosmologen noch bevorstehen – in und über ihren Köpfen.
    Botschaft vom Urknall: Die europäische Raumsonde Planck hat