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ASTRONOMIE: Das dunkelste Geheimnis

Physiker vermessen in nie gekannter Präzision die Tiefen des Alls. Ihre ­Sehnsucht: Eine Erklärung für die beschleunigte Expansion des Kosmos.
Cerro Tololo Observatorium, Chile

Vor einem Jahrhundert entdeckten Astronomen Erstaun­liches: Nahezu alle Galaxien scheinen sich von der Milchstraße wegzubewegen – und zwar mit umso höherer Geschwindigkeit, je weiter sie entfernt sind. Diese Erkenntnis veränderte unser Bild vom Kosmos tief greifend. 1998 stießen die Forscher auf ein noch verblüf­fenderes Phänomen: Irgendetwas beschleunigt diese Expansion sogar fortlaufend. In den ­Jahrzehnten davor waren sie davon ausgegangen, dass die gegenseitige Anziehungskraft aller Massen die Galaxienflucht mit der Zeit abbremsen würde. Doch das Gegenteil ist der Fall, wie zwei Teams feststellten. Für diese in­zwischen vielfach bestätigte Entdeckung erhielten die drei leitenden Physiker Saul ­Perlmutter, Adam Riess und Brian Schmidt 2011 den Nobelpreis.

Theoretiker haben zwei grundlegend verschiedene Er­klärungsansätze. Der erste geht davon aus, wir verstünden die Gesetze der Schwerkraft noch nicht richtig. Vielleicht ändert sie ihren Charakter bei sehr großen Entfernungen und wirkt schließlich sogar abstoßend. Die zweite Idee postuliert die Existenz einer unsichtbaren Substanz. Messungen zeigen: Diese "Dunkle Energie", sofern sie existiert, macht 70 Prozent der Gesamtenergie des Universums aus. Normale Materie, also das, woraus Sterne, Planeten und wir Menschen bestehen, trägt lediglich fünf Prozent bei. Der Rest entfällt auf die Dunkle Materie, die nicht minder rätselhaft ist als die Dunkle Energie, aber trotz des Namens nichts direkt mit ihr zu tun hat.

Diese Vorstellung ziehen die meisten Wissenschaftler einer bei sehr großen Abständen veränderten Gravitation vor. Wie können wir sicher sein, dass tatsächlich eine Dunkle Energie die beschleunigte kosmische Expansion verursacht? Und wenn es sie gibt, was ist dann ihre physikalische Natur? Astronomen riefen 2013 ein ambitioniertes Projekt ins Leben, um diese Fragen zu beantworten, den Dark Energy Survey (DES). ...

Kennen Sie schon …

Spektrum der Wissenschaft – Den Kosmos entschlüsseln – Vom Sonnensystem in die Tiefen des Universums

In dieser Ausgabe berichten wir über ferne Galaxien, das Sterben von Sternen, äußerst energiereiche Gammastrahlenblitze und neue Erkenntnisse zur Dunklen Energie. Weiter informieren wir Sie über Raumfahrtmissionen zu anderen Himmelskörpern, beispielsweise die der NASA-Sonde Europa-Clipper, welche den gleichnamigen Jupitermond auf die Existenz von Ozeanen untersuchen soll. Darüber hinaus: Teleskope der Superlative mit denen der Kosmos auch von der Erde aus, immer genauer beobachtet werden kann.

Sterne und Weltraum – Überlebt – Messier 54 – Relikt einer Kollision mit unserer Galaxis

Ein Amateurastronom hat auf der Basis eigener Beobachtungen und wissenschaftlicher Erkenntnisse den Kugelsternhaufen Messier 54 untersucht, der sich optisch in der Nähe des Milchstraßenzentrums befindet. Er entpuppt sich als fernes extragalaktisches Relikt: Der Haufen ist ein Überbleibsel einer Zwerggalaxie, die mehrfach das Zentrum unserer Galaxis umläuft und dabei zerstört wird. Außerdem berichten wir über die vierjährige Marsmission der NASA-Sonde InSight, die dort unter anderem den Wärmefluss im Boden messen sollte. Weiter werfen wir einen Blick auf Forschungsansätze zur Hawking-Strahlung, nach denen unser Universum schneller als gedacht zerfallen könnte und stellen ein Projekt der Südtiroler Schülergruppe »astrocusanus« vor, die mit einem leistungsstarken Teleskop auf die Suche nach lichtschwachen Kleinkörpern geht.

Sterne und Weltraum – Dunkle Materie: Funktioniert die Gravitation anders als gedacht?

Ein Universum voller Geheimnisse: Ist die Dunkle Materie wirklich unerlässlich, oder gibt es alternative Theorien der Gravitation? Wir nehmen verschiedene Modelle unter die Lupe und stellen spannende Ansätze gegenüber. Außerdem beleuchten Astronomen das längste bekannte kosmische Filament und Indien präsentiert sich als aufstrebende Raumfahrtnation. Und nicht zuletzt: Das Jahr 2024 brachte faszinierende Kometensichtungen – darunter einen, der mit bloßem Auge sichtbar war – Tsuchinshan-ATLAS. Ein Blick in die faszinierende Welt der Astronomie und Raumfahrt!

  • Quellen

Bechtol, K. et al.:Eight New Milky Way Companions Discovered in First-Year Dark Energy Survey Data. In: Astrophysical Journal 807, 50, 2015

Chang, C. et al.:Wide-Field Lensing Mass Maps from Dark Energy Survey Science Verification Data. In: Physical Review Letters 115, 2015

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