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Nobelpreis für einen Späher

Physik. - Unter Experten war seit langem erwartet worden, dass die Entdeckungen von John Mathers und George Smoot mit dem Nobelpreis ausgezeichnet würden. Doch möglich machte dies erst ein Satellit mit einem feinen Sinn für Wärme.

Ralf Krauter im Gespräch mit Matthias Bartelmann |
    Ralf Krauter: Die spektakulären Messungen des Satelliten COBE wurden 1992 präsentiert. Können Sie sich noch erinnern, was Sie damals gemacht haben, als Sie von den Ergebnissen hörten?

    Matthias Bartelmann: Ich kann mich sehr gut daran erinnern, weil die Diskussion vorher bestimmt war dadurch, dass wir den Eindruck hatten, es fehlt etwas im Urknallmodell, nämlich eine mögliche Erklärung dafür, woher die Strukturen im Universum kommen. Wir wussten genau, wenn COBE nicht die Schwankungen im Mikrowellen-Hintergrund sehen würde, die er dann gesehen hat 1992, dann wäre wirklich fundamental etwas falsch im Urknallmodell. Und wir wussten daher, die Bedeutung der Experimente ist sehr groß. Wir waren unsagbar erleichtert, als 1992 die Ergebnisse kamen.

    Krauter: Es war sozusagen die Entdeckung der Kondensationskeime im Universum, die COBE geliefert hat. Was ließ sich denn wissenschaftlich alles aus den Daten folgern?

    Bartelmann: Also zunächst einmal, was jetzt auch ausgezeichnet wird, sind zwei Dinge: einerseits die Bestätigung, dass das elektromagnetische Spektrum des Mikrowellenhimmels wirklich ein perfektes Planck-Spektrum ist. Das ist die Bestätigung einer der zentralen Vorhersagen des Urknallmodells. Das war mit Hilfe des Instruments, das John Mather gebaut hat. Zweitens die Entdeckung der Schwankungen in der Temperatur des Mikrowellenhintergrunds. Wie Sie sagen, es hat sich bestätigt, dass es sehr früh im Universum schon angelegte Strukturen gab. Das waren die zwei entscheidenden Dinge. Aber man konnte auch sehen, an den Daten von COBE, dass die erhöhten oder erniedrigten Temperaturgebiete, die diese Schwankungen ja darstellen, so groß waren, dass sie eigentlich nur mit Hilfe des inflationären Modells, also mit Hilfe des Modells der inflationären Kosmologie verstanden werden konnten. Es war auch ein indirekter Hinweis darauf, dass eine inflationäre Phase stattgefunden haben musste.

    Krauter: Das müssen Sie näher erklären. Inflationäre Phase heißt eine Phase sehr rascher Expansion?

    Bartelmann: Damit ist gemeint, dass das Universum praktisch unmittelbar nach seiner Entstehung eine Phase sehr schneller, beschleunigter Ausdehnung durchlaufen hat. Und ohne dass es eine solche Phase durchlaufen hätte, wäre nicht zu verstehen, warum der Mikrowellenhimmel so gleichmäßig und die Strukturen darin so kohärent, so zusammenhängend sein können.

    Krauter: Kann diese Theorie der Inflation, die ja eine wichtige Theorie in der Astronomie und der Astrophysik ist, als gesichert gelten oder ist sie immer noch umstritten?

    Bartelmann: Ich glaube nicht, dass man sagen kann, sie ist noch umstritten. Allerdings es fehlt immer noch an ganz konkreten Vorstellungen, wie sie abgelaufen sein könnte. Vor allem, was die Inflation angetrieben haben könnte. Aber dass es so etwas gegeben haben muss wie eine inflationäre Phase, ich glaube, das ist seitdem wirklich unumstritten.

    Krauter: Kommen wir noch mal auf die Arbeiten zurück, die heute prämiert wurden. Ist es denn ein Wermutstropfen für Sie, Sie sind Kosmologe und Theoretiker, dass heute zwei Experimentatoren ausgezeichnet wurden, wobei ja Theoretiker wie Sie wichtige Vorarbeiten geleistet hatten?

    Bartelmann: Also ich nicht, ich bin zu jung dafür. Aber es hat mich ein bisschen gewundert, dass keiner der Theoretiker, die das Erscheinungsbild des Mikrowellenhintergrunds konkret vorhergesagt haben, auch ausgezeichnet wurde. Ich hätte erwartet, dass der Mikrowellenhimmel sozusagen schon zu einem Nobelpreis führt, allerdings auch für die Theoretiker, die daran beteiligt waren. Es gab ja Arbeiten um 1970, die nicht nur vorhergesagt haben, wie die Strukturen im Mikrowellenhimmel aussehen sollten, sondern auch ganz genau, wie hoch die Amplitude der Temperaturschwankungen sein sollte.

    Krauter: Das waren die Vorhersagen, die die beiden heute brauchten, um überhaupt zu wissen, wonach sie schauen müssen und wie empfindlich die Geräte sein müssen?

    Bartelmann: Von einer dieser Vorhersagen war vermutet worden, dass die Schwankungen in der Temperatur des Mikrowellenhimmels ungefähr im Bereich Millikelvin liegen sollten, also ungefähr einen Faktor 100 höher als die dann gefunden wurden. Seitdem war klar, dass man auf einem sehr viel niedrigeren Niveau würde suchen müssen, und auf dem Niveau hat COBE tatsächlich auch die Temperaturschwankungen gefunden.