Vatikan-Astronomen entwickeln neues Verständnis vom Urknall
Forscher der vatikanischen Sternwarte haben ein radikal neues mathematisches Verständnis des Anfangsmoments des Urknalls vorgeschlagen. Sie zeigten, dass ein bestimmter allgemein verwendeter mathematischer Ansatz, die so genannte “Brans-Dicke”-Gravitationstheorie, nicht immer anwendbar ist, teilte die Stiftung der Sternwarte am Freitag mit
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Demzufolge schlagen die Forscher der Vatikan-Sternwarte eine neue Hypothese vor, die vielversprechend ist, um zu verstehen, wie sich die Schwerkraft in den frühesten Momenten des Universums verhielt. Es wird angenommen, dass sich das Universum zu Beginn der Zeit von einem Punkt hoher Dichte aus – dem “Urknall” – dramatisch ausdehnte. Dieses überraschende Phänomen lässt sich erklären, wenn man annimmt, dass die Gesetze der Schwerkraft damals sehr viel komplizierter waren, als sie heute durch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie von 1915 beschrieben werden.
Es wurden verschiedene alternative Formen der Schwerkraft vorgeschlagen, bei denen die Stärke der Schwerkraft mit Raum und Zeit variiert. Eine der am meisten untersuchten ist die sogenannte Brans-Dicke-Theorie, eine Annäherung an die viel gesuchte “Quantentheorie der Schwerkraft”. Die Quantengravitation würde Einsteins Gravitationstheorie – die das Verhalten der Materie in grossen Massstäben (wie Galaxienhaufen) beschreibt – mit der Quantenmechanik kombinieren, die das Verhalten in winzigen Massstäben (wie Atomen) beschreibt.
Komplizierter und einfacher Rahmen sind mathematisch nicht gleichwertig
Die Brans-Dicke-Theorie ist jedoch mathematisch extrem schwierig zu beschreiben. Deshalb wandeln Wissenschaftler ihre komplexen Gleichungen oft in einen alternativen Rahmen um, in dem sie viel einfacher zu lösen sind. Im Fall der Brans-Dicke-Theorie werden die Gleichungen von einem komplizierteren “Jordan”-Rahmen in den einfacheren “Einstein”-Rahmen transformiert.
In einer am 15. April in der renommierten Fachzeitschrift “Physical Review D” veröffentlichten Arbeit haben der Jesuit Gabriele Gionti und der Weltpriester Matteo Galaverni (Diözese Reggio Emilia-Guastalla, Italien) von der Vatikanischen Sternwarte gezeigt, dass der Jordan-Rahmen und der einfachere Einstein-Rahmen entgegen der Annahme der Wissenschaftler nicht immer mathematisch gleichwertig sind.
Sie haben zugleich eine andere Art der Zuordnung gefunden, die nach Angaben der Presseaussendung vielversprechend ist. Die Forscher aus dem Vatikan fanden heraus, dass die Mathematik, die die Bewegung im Jordan-Rahmen beschreibt, zwar nicht immer auf den Einstein-Rahmen übertragen werden kann, dafür aber auf einen anderen, bisher nicht berücksichtigten Rahmen, in dem die Gravitationskraft ins Unendliche geht, während die Lichtgeschwindigkeit gegen Null geht. Dies ähnelt einem Konzept, das als “Carollsche Gravitation” bezeichnet wird.
Neue Horizonte
Diese neue Perspektive könnte das gesamte Verständnis des frühen Universums ändern, heisst es in der Mitteilung der Sternwarten-Stiftung. So bieten diese Erkenntnisse einen neuen Blickwinkel auf frühere Theorien über die anfängliche schnelle Expansion des Universums, insbesondere auf die des russischen Wissenschaftlers Alexei Starobinsky. Darüber hinaus können sie auch die Suche nach einer allgemeineren Quantentheorie der Gravitation voranbringen.
Päpstliche Sternwarte: Im Vatikan und in den USA
Die päpstliche Sternwarte ist die einzige Forschungseinrichtung des Vatikans. Die Zentrale liegt in der ehemaligen päpstlichen Sommerresidenz Castel Gandolfo in den Albaner Bergen südlich von Rom, während die Forschungstätigkeit 1981 nach Tucson (USA) an die University of Arizona verlegt wurde. Seit 1993 betreibt die päpstliche Sternwarte ein eigenes Observatorium auf dem Mount Graham bei Safford (Arizona) mit einem hochspezialisierten 1,8-Meter-Teleskop (VATT, Vatican Advanced Technology Telescope). Die Vatikanische Sternwarte ist als Institution eine der ältesten Forschungsstätten der Astronomie, deren Geschichte 1578 mit dem Bau des Turms der Winde im Vatikan ihren Anfang nahm.
vatican news – gs, 29. April 2022
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