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<title>Kosmischer String</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Kosmischer String</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Ein <b>kosmischer String</b> (engl. „Faden“, „Saite“) ist ein hypothetischer, beinahe <a href="1D" title="1D">eindimensionaler</a> <a href="Topologie_(Mathematik)" title="Topologie (Mathematik)">topologischer</a> Defekt im <a href="Raum_(Physik)" title="Raum (Physik)">Raum</a>. Bis jetzt sind kosmische Strings nur in der Theorie bekannt, es gibt keine Beobachtungen, die ihre Existenz beweisen. Aus den Theorien über die Entwicklung des <a href="Universum" title="Universum">Universums</a> kann man jedoch zumindest die Möglichkeit ihrer Existenz folgern.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Grundlagen">Grundlagen</h2></div>

<p>Kosmische Strings könnten in der kurzen Zeit nach dem <a href="Urknall" title="Urknall">Urknall</a> entstanden sein, als sich eine <a href="Gro%C3%9Fe_vereinheitlichte_Theorie" title="Große vereinheitlichte Theorie">GUT</a>-Wechselwirkung infolge einer <a href="Symmetriebrechung" title="Symmetriebrechung">Symmetriebrechung</a> durch die Abkühlung des Universums in die <a href="Elektroschwache_Wechselwirkung" title="Elektroschwache Wechselwirkung">elektroschwache Wechselwirkung</a> und die <a href="Starke_Wechselwirkung" title="Starke Wechselwirkung">starke Wechselwirkung</a> aufgespaltet hat. Dieser Prozess muss nicht gleichmäßig im gesamten Universum erfolgt sein, sondern könnte sich auch in getrennten Gebieten (Blasen) unabhängig voneinander ausgebreitet haben. Kosmische Strings und andere Defekte entstehen, wenn Gebiete mit unterschiedlichem Feldzustand aufeinandertreffen – ein vergleichbares Modell dafür wäre die <a href="Kristallisation" title="Kristallisation">Kristallisation</a>. Der Rand bleibt stabil, während im Rest der <a href="Phasen%C3%BCbergang" title="Phasenübergang">Phasenübergang</a> zu den entsprechenden Kräften stattfindet. Der kosmische String ist ein eindimensionaler Rand, er besteht aus einem Feldzustand, der den Phasenübergang nicht mitgemacht hat.

</p><p>Ein kosmischer String wäre wie ein extrem dünner, langer, schwerer Faden geformt. Der Durchmesser eines Strings entspricht nach GUT-Modellen nur etwa einem <a href="Trillion" title="Trillion">Trillionstel</a> eines <a href="Wasserstoffatom" title="Wasserstoffatom">Wasserstoffatoms</a>, während seine Länge kosmologische Maßstäbe annehmen kann. Ein String von nur 6 Kilometer Länge hätte eine <a href="Masse_(Physik)" title="Masse (Physik)">Masse</a>, die ungefähr der gesamten Erdmasse entspricht.

</p><p>Kosmische Strings könnten im frühen Universum Keime für die Dichtefluktuationen gewesen sein, aus denen sich später die großräumigen Strukturen (etwa <a href="Galaxienhaufen" title="Galaxienhaufen">Galaxienhaufen</a> und <a href="Superhaufen" title="Superhaufen">Superhaufen</a>) gebildet haben. Die heutigen genaueren Beobachtungen der Struktur der Materieverteilung im Universum – direkt durch Himmelsdurchmusterungen, indirekt durch Beobachtung der <a href="Kosmischer_Mikrowellenhintergrund" class="mw-redirect" title="Kosmischer Mikrowellenhintergrund">Hintergrundstrahlung</a> – sprechen gegen eine bedeutende Beteiligung von kosmischen Strings an der Strukturbildung.

</p><p>Die Entdeckung der Doppelgalaxie CSL-1 („Capodimonte-Sternberg Lens candidate 1“)<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> hatte der Annahme kosmischer Strings neuen Auftrieb verschafft. Die Übereinstimmung der Spektren schien der Annahme zweier unabhängiger <a href="Galaxie" title="Galaxie">Galaxien</a> zu widersprechen, die unverzerrte Form schloss <a href="Gravitationslinseneffekt" title="Gravitationslinseneffekt">Gravitationslinseneffekte</a> durch Vordergrundgalaxien aus. Nachträgliche Beobachtungen durch das <a href="Hubble-Weltraumteleskop" title="Hubble-Weltraumteleskop">Hubble-Weltraumteleskop</a> im Jahr 2006 zeigten aber, 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.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Eine weitere Möglichkeit zum direkten Nachweis kosmischer Strings sind Präzisionsmessungen der kosmischen Hintergrundstrahlung. Bei der räumlichen Auflösung der <a href="Wilkinson_Microwave_Anisotropy_Probe" title="Wilkinson Microwave Anisotropy Probe">WMAP</a>-Daten ist aber keine eindeutige Beurteilung möglich. Auch 2013 veröffentlichte Messergebnisse des <a href="Planck-Weltraumteleskop" title="Planck-Weltraumteleskop">Planck</a>-Satelliten konnten keinen Nachweis liefern.<sup id="cite_ref-Plank2013_4-0" class="reference"><a href="#cite_note-Plank2013-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Kosmische_Strings_und_Stringtheorie">Kosmische Strings und Stringtheorie</h2></div>

<p>Es gibt keine direkte Verbindung zwischen der Theorie der kosmischen Strings und der <a href="Stringtheorie" title="Stringtheorie">Stringtheorie</a>, die Namen bilden unabhängige Analogien zum <a href="Faden" title="Faden">Faden</a> (engl. „string“). Allerdings haben Arbeiten in der Stringtheorie in den 2000er Jahren das Interesse für kosmische Strings erneuert. 2002 entdeckten <a href="Henry_Tye" title="Henry Tye">Henry Tye</a> und Mitarbeiter, dass im Modell der <a href="Branenkosmologie" title="Branenkosmologie">Branen</a>inflation zum Ende der Entwicklung kosmische Strings gebildet werden. <a href="Joseph_Polchinski" title="Joseph Polchinski">Joseph Polchinski</a> zeigte, dass die <a href="Expansion_des_Universums" title="Expansion des Universums">Expansion des Universums</a> einen fundamentalen String, also ein Objekt der Stringtheorie, auf intergalaktische Größe strecken kann. Ein solcher „gestreckter“ String würde viele Eigenschaften aufweisen, die auch die bereits untersuchten kosmischen Strings besitzen, was das Interesse für diese Arbeiten erneuerte. Auch andere Objekte aus der Stringtheorie wie stark verlängerte <a href="D-Brane" title="D-Brane">D-Branen</a>, sogenannte „D-Strings“, können in ihren Eigenschaften den kosmischen Strings ähneln. Die Entdeckung von kosmischen Strings kann daher auch Informationen über die Stringtheorie liefern.

</p><p>Die kosmischen Strings aus der Stringtheorie würden <a href="Gravitationswelle" title="Gravitationswelle">Gravitationswellen</a> abstrahlen, die möglicherweise von Experimenten wie <a href="LIGO" title="LIGO">LIGO</a> beobachtet werden könnten. Sie könnten auch zu kleinen Unregelmäßigkeiten in der <a href="Kosmische_Hintergrundstrahlung" class="mw-redirect" title="Kosmische Hintergrundstrahlung">Hintergrundstrahlung</a> führen, wonach z. B. das <a href="Planck-Weltraumteleskop" title="Planck-Weltraumteleskop">Planck-Weltraumteleskop</a> suchte. Bisher wurden in beiden Fällen keine Anzeichen für die Existenz kosmischer Strings entdeckt.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-Plank2013_4-1" class="reference"><a href="#cite_note-Plank2013-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

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<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.stern.de/panorama/wissen/kosmos/kosmische-strings-das-weltall-hat-risse-3599534.html">stern.de: <i>Das Weltall hat Risse</i></a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>E. Paul S. Shellard, <a href="Alexander_Vilenkin" title="Alexander Vilenkin">Alexander Vilenkin</a>: <i>Cosmic Strings and Other Topological Defects</i>. Cambridge University Press, 2000, ISBN 0521654769.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Sazhin, M. et al. (2003): <i>CSL-1: chance projection effect or serendipitous discovery of a gravitational lens induced by a cosmic string?</i>, Mon. Not. Roy. Astr. Soc. 343, 353 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://arxiv.org/abs/astro-ph/0302547">online</a>)</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">Sazhin, M. et al. (2006), <i>The true nature of CSL-1</i>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://arxiv.org/abs/astro-ph/0601494">astro-ph/0601494</a></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Agol, E., Hogan, C. J. & Plotkin, R. M. (2006), <i>Hubble imaging excludes cosmic string lens</i>, Phys. Rev. D 73, 087302 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://arxiv.org/abs/astro-ph/0603838">online</a>)</span>

</li>

<li id="cite_note-Plank2013-4"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-Plank2013_4-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Plank2013_4-1">b</a></sup></span> <span class="reference-text">Planck Collaboration, P. A. R. Ade, N. Aghanim, C. Armitage-Caplan, M. Arnaud, M. Ashdown, F. Atrio-Barandela, J. Aumont, C. Baccigalupi, A. J. Banday, R. B. Barreiro, J. G. Bartlett, N. Bartolo, E. Battaner, R. Battye, K. Benabed, A. Benoît, A. Benoit-Lévy, J. -P. Bernard, M. Bersanelli, P. Bielewicz, J. Bobin, J. J. Bock, A. Bonaldi, L. Bonavera, J. R. Bond, J. Borrill, F. R. Bouchet, M. Bridges, M. Bucher: <cite class="lang" lang="en-US" dir="auto" style="font-style:italic">Planck 2013 results. XXV. Searches for cosmic strings and other topological defects</cite>. In: <cite class="lang" lang="en-US" dir="auto" style="font-style:italic">Astronomy & Astrophysics</cite>. 571. Jahrgang, 2013, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>A25</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1051/0004-6361%2F201321621">10.1051/0004-6361/201321621</a></span>, <a href="ArXiv" title="ArXiv">arxiv</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://arxiv.org/abs/1303.5085">1303.5085</a>, <a href="Bibcode" title="Bibcode">bibcode</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2014A&A...571A..25P">2014A&A...571A..25P</a> (amerikanisches Englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Kosmischer+String&rft.atitle=Planck+2013+results.+XXV.+Searches+for+cosmic+strings+and+other+topological+defects&rft.au=Planck+Collaboration%2C%26%2332%3BP.+A.+R.%26%2332%3BAde%2C%26%2332%3BN.%26%2332%3BAghanim%2C+...&rft.btitle=Astronomy+%26+Astrophysics&rft.date=2013&rft.doi=10.1051%2F0004-6361%2F201321621&rft.genre=book&rft.pages=A25&rft.volume=571.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text">R. Abbott <i>et al.</i> (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, and KAGRA Collaboration): <cite style="font-style:italic">Constraints on Cosmic Strings Using Data from the Third Advanced LIGO–Virgo Observing Run</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Phys. Rev. Lett.</cite> <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>126</span>, 2021, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>241102</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.241102">10.1103/PhysRevLett.126.241102</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Kosmischer+String&rft.atitle=Constraints+on+Cosmic+Strings+Using+Data+from+the+Third+Advanced+LIGO-Virgo+Observing+Run&rft.au=R.+Abbott+et+al.+%28LIGO+Scientific+Collaboration%2C+Virgo+Collaboration%2C+and+KAGRA+Collaboration%29&rft.btitle=Phys.+Rev.+Lett.&rft.date=2021&rft.doi=10.1103%2FPhysRevLett.126.241102&rft.genre=book&rft.pages=241102&rft.volume=126" style="display:none"> </span></span>

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