Wenn es um Big Bang Ripples geht, ist alles, was wir haben, Staub im Wind. Im März letzten Jahres sorgte ein Team von Astronomen, die mit dem BICEP2-Teleskop am Südpol arbeiteten, für Aufregung, als sie behaupteten, Hinweise auf ursprüngliche Gravitationswellen entdeckt zu haben, die durch einen Wachstumsschub im Universum ausgelöst wurden Tage. Eine durchgesickerte Pressemitteilung hat jedoch die Ergebnisse einer lang erwarteten gemeinsamen Analyse von BICEP2 und einem europäischen Weltraumteleskopteam, der Planck-Kollaboration, auf den Prüfstand gestellt. Wie viele befürchtet hatten, geht aus der Veröffentlichung hervor, dass das Signal durch etwas viel Alltäglicheres verursacht wurde: Staub.
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( Update: Die ESA hat jetzt eine Pressemitteilung veröffentlicht, in der bestätigt wird, dass die gemeinsame Analyse keine schlüssigen Beweise für Gravitationswellen gefunden hat.)
Es wird angenommen, dass Gravitationswellen erzeugt wurden, als das Universum innerhalb von Sekundenbruchteilen nach dem Urknall eine unglaublich schnelle Inflationsperiode durchlief. Ihre Entdeckung und damit der Nachweis, dass Inflation wahr ist, ist für viele unserer Theorien über das frühe Universum von zentraler Bedeutung. Einige Kosmologen argumentieren sogar, dass das Auffinden der ursprünglichen Wellen ein indirekter Beweis dafür wäre, dass parallele Universen existieren.
Mit leistungsstarken Teleskopen wie BICEP2 und Planck haben Astronomen im kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB), einem uralten Licht, das nur 380.000 Jahre nach dem Urknall emittiert wurde und jetzt den Kosmos durchdringt, nach Anzeichen dieser Wellen gesucht. Die Theorie besagt, dass die Wellen im CMB ein deutliches Wirbelmuster erzeugt hätten, das als B-Mode-Polarisation bekannt ist.
Dies ist, was BICEP2 Berichten zufolge im vergangenen Jahr entdeckt hat. Ihre Analyse, basierend auf dreijähriger Beobachtung eines einzelnen Himmelsabschnitts, ergab ein B-Mode-Muster, das noch stärker war als erwartet - fast doppelt so stark, wie es auf vorläufigen Studien von Planck im Jahr 2013 basieren sollte Das Signal kann durch andere Phänomene verursacht werden, z. B. durch sich im Magnetfeld unserer Galaxie bewegende geladene Teilchen und vor allem durch Emissionen von intergalaktischem Staub. Die BICEP2-Forscher korrigierten mögliche Kontaminationen aus anderen Quellen, es war jedoch unklar, ob die verwendeten Werte korrekt waren.
„Im letzten Jahr wurde eine Reihe von Artikeln verfasst, in denen die Daten genauer untersucht und alternative Analysemethoden erprobt wurden“, sagt Phil Bull von der Universität Oslo, Norwegen. "Viele von ihnen schlugen vor, dass die polarisierte Staubemission aus unserer eigenen Galaxie bedeutend wichtiger sein könnte, als das BICEP2-Team ursprünglich angenommen hatte."
Eine Kreuzkorrelation von Daten aus Planck, BICEP2 und dem Keck-Array wurde von Astronomen seit Monaten mit Spannung erwartet. BICEP2 konnte nur einen kleinen Teil des Himmels in einem kleinen Wellenlängenbereich untersuchen. Planck war in der Lage, in anderen Bereichen des Spektrums, in denen bekanntermaßen Staubemissionen vorherrschen, mehr vom Himmel zu betrachten. Auf diese Weise konnten die Kollaborationen ihre Kräfte bündeln, um den Staub innerhalb des Signals zu identifizieren und zu isolieren.
Jetzt kommt der Todesstoß für BICEP2. Laut der veröffentlichten Version, die inzwischen offline gestellt wurde, bestätigen die neuen Analysen der polarisierten Staubemission in unserer Galaxie von Planck, BICEP2 und Keck, dass BICEP2 die Staubmenge, die zu ihren Daten beiträgt, „erheblich unterschätzt“ hat.
"Um ganz klar zu sein, die BICEP2-Messung ist ein Null-Ergebnis für primordiale Gravitationswellen", schreibt Peter Coles von der University of Sussex, UK, heute in einem Blogbeitrag. "Es ist kein Beweis dafür, dass es überhaupt keine Gravitationswellen gibt, aber es ist kein Nachweis."
Die Daten zeigen nun, dass das BICEP2-Signal nur geringfügig größer ist als der Beitrag von intergalaktischem Staub selbst. Nachdem die polarisierten Staubemissionen vom B-Mode-Signal abgezogen wurden, ist der Rest zu klein, um als Erkennung angesehen zu werden, heißt es in der Pressemitteilung des Planck-Teams. Das Dokument wurde auf einer offiziellen Planck-Website in französischer Sprache veröffentlicht. Laut einer Übersetzung ist das Gravitationswellensignal jedoch höchstens halb so stark wie bisher angenommen. Ein vollständiger Artikel über die Ergebnisse der gemeinsamen Analyse wurde an die Zeitschrift Physical Review Letters übermittelt , und ein Vorabdruck ist jetzt online.
"Das Traurige ist, dass das Gravitationswellensignal umso mehr nachlässt, je mehr Daten Sie hinzufügen", sagt Andrew Pontzen vom University College London, UK. „Aber es ist möglich, dass sie ein Signal empfangen, nur mit einer geringeren Intensität als ursprünglich angenommen. Diese Suche ist noch lange nicht vorbei. “
