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Magnetfelder glätten den gekrümmten Raum

Kosmische Inflation möglicherweise abgeschwächt / Einfluß auf Schwerewellen

Von Rainer Scharf

Magnetfelder sind im Universum allgegenwärtig. Sie umgeben die Sterne und erfüllen den interstellaren Raum. Die Wirkung solcher Felder auf die Materie besteht vor allem darin, daß sie bewegte, elektrisch geladene Partikeln ablenken, die ihrerseits wiederum Magnetfelder erzeugen. Doch auch auf den leeren, nur von der Schwerkraft durchdrungenen Raum können magnetische Felder eine Wirkung ausüben, wie neuere Berechnungen zeigen, die Christos Tsagas von der Portsmouth University in Großbritannien ausgeführt hat. Der Raum, der nach den Gesetzen der Einsteinschen Gravitationstheorie von der Materie gekrümmt wird, wird von den Magnetfeldern teilweise wieder geglättet.

In der Relativitätstheorie werden Raum und Zeit zu einem vierdimensionalen Raum-Zeit-Kontinuum zusammengefaßt. Jede Materieansammlung verbiegt dieses in ähnlicher Weise wie eine Stahlkugel, die durch ihr Gewicht eine Gummimatte eindrückt. Kommt ein Magnetfeld hinzu, so ändert das Raum-Zeit-Kontinuum seine Elastizität. Die Gummimatte erhält gewissermaßen ein Stützgewebe. Die magnetischen Feldlinien, die man im Experiment zum Beispiel mit Eisenfeilspänen sichtbar machen kann, verhalten sich nämlich wie elastische Fäden, die einander abstoßen. Befindet sich das Magnetfeld in einem gekrümmten Raum, so werden die Feldlinien gedehnt, und ihre Spannung erhöht sich ("Physical Review Letters", Bd. 86, S. 5421). Dies wiederum wirkt der Raumkrümmung entgegen. Der von einem Magnetfeld erfüllte Raum wird gewissermaßen steifer, und seine Krümmung verringert sich.

Der britische Wissenschaftler weist darauf hin, daß der von ihm beschriebene Effekt weitreichende Konsequenzen haben kann. So sollten Gravitationswellen, also wellenförmige Änderungen der Raumkrümmung, von Magnetfeldern geglättet und dadurch gedämpft werden. Da Gravitationswellen normalerweise außerordentlich schwach sind, könnten sie selbst auf geringe Felder empfindlich reagieren. Ihr Nachweis würde sich dadurch zusätzlich erschweren.

In der Nähe von Neutronensternen und Schwarzen Löchern ist der Raum stark gekrümmt, und es herrschen enorme Magnetfelder. Bisherige Untersuchungen von Schwarzen Löchern und Neutronensternen haben das Wechselspiel von Raumkrümmung und Magnetfeldern fast gänzlich außer acht gelassen. Inwieweit wir unsere Vorstellungen von diesen Objekten revidieren müssen, werden zukünftige Untersuchungen zeigen.

Magnetfelder könnten auch einen bislang unterschätzten Einfluß auf die Entwicklung des Universums gehabt haben. Als das Universum noch nicht einmal eine Million Jahre alt war, herrschten magnetische Felder, die möglicherweise tausendmal so stark waren wie jene, die es heute in der Milchstraße gibt. Im Zusammenspiel mit der Raumkrümmung des frühen Universums könnten diese dazu geführt haben, daß die Expansion des Universums anders abgelaufen ist, als man bisher angenommen hat. Insbesondere die sogenannte Inflation, bei der der Durchmesser des Universums innerhalb von Sekundenbruchteilen um 50 Zehnerpotenzen gewachsen sein soll, könnte unter der Wirkung der ursprünglichen Felder stark abgeschwächt worden sein.

Daß man den Einfluß von Magnetfeldern auf die Entwicklung des Kosmos erst jetzt so gründlich untersucht, ist um so erstaunlicher, als die zugrunde liegenden Naturgesetze schon seit vielen Jahrzehnten bekannt sind. Bisher hatte man jedoch vermutet, daß die kosmischen Magnetfelder zu schwach seien, um eine merkliche Wirkung zeigen zu können. Dies hat sich jetzt als Irrtum herausgestellt. In einem stark gekrümmten Raum-Zeit-Kontinuum können auch schwache Magnetfelder eine beträchtliche Wirkung hervorrufen. 

Frankfurter Allgemeine Zeitung, 27.06.2001, Nr. 146 / Seite N3

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