Kosmischer String

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Ein kosmischer String (engl. "Faden", "Saite") ist ein hypothetischer, beinahe eindimensionaler topologischer Defekt in der Raumzeit. Bis jetzt sind kosmische Strings nur in der Theorie bekannt, es gibt keine Beobachtungen, die auf ihre Existenz hindeuten. Aus den kosmologischen Theorien kann man jedoch zumindest die Möglichkeit ihrer Existenz folgern.

Kosmische Strings könnten in der kurzen Zeit nach dem Urknall entstanden sein, als sie sich durch Abkühlung und Symmetriebrechung in die elektroschwache Wechselwirkung und die starke Wechselwirkung aufgespaltet haben. Diese Aufspaltung muss jedoch nicht gleichmäßig im gesamten Universum erfolgt sein, sondern könnte sich auch langsam in verschiedenen Gebieten ausgebreitet haben. Ein vergleichbares Modell dafür wäre die Kristallisation. Kosmische Strings entstehen der Theorie nach, wenn sich mehrere dieser „Kristallisationsgebiete“ treffen und ein Rand entsteht. Dieser Rand bleibt stabil, während im Rest der Phasenübergang zu den entsprechenden Kräften stattfindet. Der kosmische String ist dieser Rand, und er besteht damit aus Materie, die den Phasenübergang nicht mitgemacht hat. Dies fand und findet nach der Großen vereinheitlichten Theorie so statt.

Ein kosmischer String hat vermutlich folgende außergewöhnliche Eigenschaften: Er ist wie ein extrem dünner, langer, schwerer Faden geformt. Der Durchmesser eines Strings entspricht der Annahme nach etwa einem Trillionstel eines Wasserstoffatoms, während seine Länge kosmologische Maßstäbe annehmen kann. Ein String von 1.6 Kilometer Länge hätte dabei eine Masse, die jener der gesamten Erde entspräche.

Kosmische Strings könnten im frühen Universum durch ihre Gravitation und Interaktion für die Entstehung von galaktischen Superklustern verantwortlich sein. Die heutigen genaueren Beobachtungen der kosmischen Superstruktur - direkt durch Himmelsdurchmusterungen, indirekt durch Beobachtung der Hintergrundstrahlung - sprechen gegen die Beteilung von kosmischen Strings.

Die Entdeckung der Doppelgalaxie CSL-1 (Capodimonte-Sternberg lens candidate 1) hatte der Annahme kosmischer Strings neuen Auftrieb verschafft. Die Übereinstimmungen der Spektren widersprachen der Annahme zweier unabhängiger Galaxien, die unverzerrte Form schließt Gravitationslinseneffekte durch Vordergrundgalaxien aus. Nachträgliche Beobachtungen durch das Hubble Space Telescope am 12. Januar 2006 haben aber gezeigt, dass es sich bei den beiden Galaxien tatsächlich um eine Doppelgalaxie handelt und nicht, wie Anfangs angenommen, um die doppelte Abbildung ein und derselben Galaxie.

Allerdings sollte ein kosmischer String, der diese Bildverdopplung verursacht, in Präzisionsmessungen der kosmischen Hintergrundstrahlung nachweisbar sein. Bei der räumlichen Auflösung der WMAP-Daten ist aber keine eindeutige Beurteilung möglich, erst zukünftige Messergebnisse vom PLANCK werden diese Frage entscheiden können.

Trotz ihrer Namensähnlichkeit haben kosmische Strings nichts mit der Stringtheorie zu tun.

In der Episode „The Loss“ der Fernsehserie „Star Trek: The Next Generation“ spielt ein kosmischer String (in der deutschen Fassung mit „kosmisches Band“ übersetzt) eine wichtige Rolle.