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StartseiteForschung aktuellBeschleunigte Expansion des Universums14.07.2015

Dunkle EnergieBeschleunigte Expansion des Universums

Einstein auf dem Prüfstand: Folge 7

Das Universum expandiert - schon Ende der 1920er Jahre war das eindrucksvoll belegt, auch wenn einige Wissenschaftler sich lange nicht mit einem dynamischen Universum abfinden wollten. Selbst Einstein hatte sich anfangs gegen diese Vorstellung gesträubt. In den 90er Jahren versuchten zwei konkurrierende Teams, die Zukunft des Universums zu ergründen – mit überraschenden Ergebnissen.

Von Eva Raisig

 Der Galaxienhaufen im Kleinen Wagen mit vielen kuriosen Objekten (NRAO)
In den 1990er Jahren hatten beide Gruppen unabhängig voneinander eine bestimmte Art von sehr hellen, sehr weit entfernten Sternexplosionen untersucht. (NRAO)
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"This year's Nobel Prize in Physics is about our entire universe. The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the 2011 Nobel Prize in physics to one half to Prof. Saul Perlmutter, the Supernova Cosmology Project, Lawrence Berkely National Laboratory."

Als am vierten Oktober 2011 die Gewinner des Physiknobelpreises verkündet werden, ist es das Ende eines langen Wettbewerbs. Drei Astronomen sollen den Preis erhalten, die jahrelang an zwei Großprojekten geforscht haben - dem "Supernova Cosmology Project" unter der Leitung von Saul Perlmutter und dem "High-z Supernova Search" um Brian Schmidt.

Jahrelang waren die beiden Gruppen direkte Konkurrenten. Sie seien sich sogar einige Male am Flughafen begegnet, sagt Nobelpreisträger Saul Perlmutter, wenn eines der Teams von der Messung an einem Teleskop abreiste und das andere Team seine eigene Messung beginnen wollte,

"Es war ein sehr aufreibender Wettstreit. Aber gleichzeitig ist ein solches Projekt so schwierig, dass du vor allem gegen die Natur kämpfst, etwa gegen Wolken oder Staub, die einem die Messung vermasseln. Die Person, die diese Probleme am besten verstanden hat, war natürlich der Leiter des anderen Teams. Trotz der starken Konkurrenz hatten wir also viel Verständnis für den anderen. Wenn eine Messung zum Beispiel wegen schlechten Wetters unbrauchbar war, haben wir uns manchmal gegenseitig geholfen und uns Messzeiten abgegeben, um zu verhindern, dass ein ganzes Semester Arbeit verloren wäre.

Auf Supernovae vom Typ Ia fokussiert

In den 1990er Jahren hatten beide Gruppen unabhängig voneinander eine bestimmte Art von sehr hellen, sehr weit entfernten Sternexplosionen untersucht. Bei dieser speziellen Form einer Supernova sammeln relativ leichte Sterne am Ende ihres Lebens so viel umliegendes Material ein bis sie eine kritische Masse überschreiten. Sie stürzen unter ihrer Schwerkraft zusammen und explodieren schließlich.

Beide Teams hatten sich auf diese sogenannten Supernovae vom Typ Ia fokussiert, weil sie alle eine ähnliche Ausgangssituation haben Aus einem Vergleich der Helligkeiten ließ sich so eine Aussage über die Entfernung der jeweiligen Supernova-Explosion machen. Mit dieser Methode wollten die Teams messen, wie schnell das Universum sich ausdehntGenauer: Wie stark sich seine Expansion verlangsamen würde. Und dass sie sich verlangsamen würde, schien klar zu sein, schließlich wirkte die Schwerkraft von Milliarden von Sternen und Galaxien der Expansion entgegen.

"Ich bin davon ausgegangen, dass es ein wundervolles Projekt wird, egal welches der beiden Szenarien wir finden würden: Entweder würde die Expansion sich so stark verlangsamen, dass sie irgendwann stoppen und das Universum anfangen würde, sich wieder zusammenzuziehen - das wäre natürlich eine großartige Sache, das Ende des Universums durch Messungen vorherzusehen! Die andere Möglichkeit war, dass die Expansion sich nicht stark genug verlangsamen würde, um das Universum kollabieren zu lassen. In dem Fall sollte es sich immer langsamer und für immer weiter ausdehnen, was wiederum bedeuten würde, dass es unendlich ist – auch ein tolles Ergebnis!Ich dachte, du kannst nichts falsch machen, jede Antwort wäre wundervoll. Das einzige, womit ich nicht gerechnet habe, war, dass die Expansion sich überhaupt nicht verlangsamen, sondern beschleunigen könnte. Das war eine Möglichkeit, an die wir nicht einmal gedacht haben."

Resultat einer beschleunigten Expansion

Auch die andere Gruppe kam zu dem überraschenden Resultat einer beschleunigten Expansion, doch die Teams hielten ihre Ergebnisse streng geheim voreinander, immer in der Sorge, die Konkurrenz könnte als erstes ein sinnvolleres Ergebnis präsentieren. Beide Teamleiter sagten später, sie seien von den eigenen Ergebnissen schockiert gewesen – sie konnten einfach nicht stimmen.

"Wir sind davon ausgegangen, dass das Ergebnis sich ändert, wenn wir alles nochmal sauber durchgehen und gegenchecken. Aber egal wie  genau wir prüften, das Resultat blieb immer dasselbe."

1998 schließlich, nach langem Zögern, gaben die Teams ihre Ergebnisse bekannt – Ergebnisse, die irritierend gut übereinstimmten und keinen Zweifel mehr zuließen. Irgendetwas Unsichtbares, Unbekanntes musste dazu führen, dass das Weltall immer schneller auseinandergetrieben wird. Doch was hinter dieser „Dunklen Energie" steckt, die beinah 70 Prozent des Energie-Materie-Haushalts des Universums ausmachen soll, ist bis heute nicht klar.

"Wenn wir dabei vorankämen zu verstehen, was dunkle Energie ist, wäre das ein riesiger Fortschritt. Es wäre der nächste Schritt, der uns helfen würde zu verstehen, wie wir Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik zusammenbringen könnten – was wir heute einfach noch nicht können."

Albert Einstein hat Jahrzehnte lang versucht, solch eine umfassende Theorie zu finden. Gelungen ist es ihm nicht. Sollten seine Nachfolger irgendwann Erfolg haben, dürfte auch ihnen der Nobelpreis sicher sein.

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