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ScienceSource.info / Artikel / Astrophysik

Ekpyrotisches Universum

Das ekpyrotische Modell ist der Versuch, das Urknallmodell mit der Stringtheorie in Verbindung zu bringen. Vor dem Urknall soll es dabei eine bestimme Konfiguration von String-Objekten gegeben haben. Diese String-Objekte sollen bei der Kollision zweier Vorgänger-Welten in einem zehndimensionalen Raum erzeugt worden sein. Die Dynamik dieser String-Objekte soll dann zu einem bestimmten Anfangszustand unseres Universums geführt haben.
Bei der Urknalltheorie, kommen wir bei einer gedanklichen Kompression unweigerlich in Bereiche kommen, in der Quanteneffekte auftreten müssen, wir brauchen hierfür eine Theorie die Gravitation und Quanteneffekte gleichermaßen einschließt, eine Theorie der Quantengravitation, diese steht zur Zeit allerdings noch in den Sternen.
Ein Mangel der Urknalltheorie ist, dass sie eine Reihe von Eigenschaften die wir heute im Universum beobachten, nicht so recht erklären kann, es könnte ja schließlich der Raum auch mehr oder weniger stark gekrümmt sein, als wir dies heute beobachten, auch müsste er nicht derartig gleichförmig sein, wobei einige Teilregionen gar keine Gelegenheit gehabt haben sollten, sich zu durchmischen. Doch wie kam es andererseits zu den kleinen Inhomogenitäten, aus denen letztlich Strukturen wie Galaxien und Galaxiehaufen entstanden sind? Wieso sehen wir nicht exotische Elementarteilchen, wie etwa magnetische Monopole, wie sie durchaus in extremen Bedingungen entstehen hätten können, um es nicht gar zu einer Voraussetzung zu machen.
Offenbar erzählt dieses Modell nicht die ganze Geschichte der Entstehung des Universums, doch nach dem derzeit verbreitertstem Modell gab es eine Inflationäre Phase, in er sich das All rasant aufblähte und die einzelnen Raumgebiete mit exponentiell wachsender Geschwindigkeit auseinander strebten. Unter dieser Annahme lassen sich viele der genannten Effekte und Beobachtungen in der heutigen Welt recht natürlich erklären.
Erst im Sommer 2001 hat eine Gruppe von Physikern - Paul Steinhard, Justin Khoury, Burt Ovrut und Neil Turok - eine Alternativmodell vorgeschlagen, das ekpyrotische Universum. So antik sein Name auch sein mag, der auf der Vorstellung der altgriechischen Stoiker von einer feurigen Regeneration des Alls zurückgeht, so modern ist das Konzept selbst, das es aufweist, es leitet sich aus der Stringtheorie ab.
Steinhard und seine Kollegen gehen sogar von einer Erweiterten Stringtheorie, die 10 Raumdimensionen hat, aus, der sogenannten heterotischen M-Theorie. Hier sind 6 der 10 Raumdimensionen winzig klein zusammengerollt, mit Radien der Größenordnung von 10-33m. Eine weitere Dimension ist dagegen nicht wesentlich gekrümmt, sie ähnelt einem Strich von 10-33 m bis 10-29m, der durch 2 Raumpunkte begrenzt wird. Übrig bleibt noch die sogenannte D-Brane, eine Analogie zu einer zweidimensionalen Membran unserer Alltagswelt. Hier ist nur die Gravitation im Stande, den leeren Raum zwischen den beiden Rändern zu überbrücken.
Das ekpyrotische Modell geht davon aus, dass sich die höherdimensionale Welt ursprünglich in einem strukturlosem Grundzustand befunden hat, in dem es keine Materie, vielleicht etwas allgemeiner formuliert, Partikel, wie wir diese heute kennen, gab, wobei für die Quantenwelt typische Fluktuationen es möglich gemacht haben, dass sich auch aus solch einem einfachen Gebilde komplexe Strukturen ergeben können.
Genauer gab es drei D-Branes, welche sich vor dem entstehen unseres Universums bereits in einem übergeordnetem Raum befunden haben, wobei 2 parallel zueinander ausgerichtet waren, und sich eine dritte, welche kleine Fluktuationen, vergleichbar mit dem Bilden von kleinen Bläschen im Kochenden Wasser, aufwies, eventuell verursacht durch die Anziehung der ferneren Rand-Branes, auf die anderen zubewegte. Nach einiger Zeit müsste diese dann mit einer Rand-Brane kollidiert sein, wobei die beiden quasi verschmolzen. Doch schon bei der Annäherung wird in der Rand-Brane ein Prozess in gang gesetzt, der einem hypothetischem Beobachter wie eine Expansionsbewegung eines Urknallmodells erschiene. Bei der Kollision selbst entstehen jetzt aus der zuvor in die dritte Brane gesteckt Kraft eine Masse von hochenergetischen Teilchen, welche den Kosmos ? die neue Brane ? mit heißer Materie füllen, als wäre sie aus dem Urknall hervorgegangen, allerdings ohne die für unsere Beschreibung problematischen Phasen des Urknalls wirklich durchlaufen zu haben.
Hierfür ist keine vollständig ausgearbietete Theorie der Quantengravitation nötig, um den Ursprung des Kosmos zu beschreiben, die Rahmenwelt, die Unser Universum ja darstellt, war in diesem Modell schon immer vorhanden.
Doch dies ist auch schon einer meiner größten Kritikpunkte an diesem neuen Modell, da es nicht eine Entstehung im herkömmlichen Sinn prognostiziert und beschreibet, sondern lediglich das Verschmelzen von bereits davor vorhandenen Grundbausteinen. Ob es die wenigstens der Realität entsprechend macht, werden erst zukünftige, genaue Messungen der Gravitationswellen ergeben können, wobei damit noch lange nicht die Entstehung unseres Universums geklärt sein dürfte, wie entstanden die Bausteine des Universums, die eventuell bereits vor unseres Universums in einem Hyperraum existierten, das sind die eigentlich zu klärenden Fragen, was ohne eine vollständige Quantengravitation wohlnicht möglich sein dürfte.
Version 3.2      © 2001-2008 Harald Wolfsgruber