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Titelthema: Kosmologie: Was das Universum auseinandertreibt

Die Entdeckung der Dunklen Energie hat unser Bild vom Universum in kürzester Zeit grundlegend verändert. Obwohl mittlerweile vielfach bestätigt, wissen wir erstaunlicherweise immer noch sehr wenig über dieses Phänomen, welches den Kosmos einst in tiefer Nacht versinken lassen könnte.
Kosmologische Konstante Lambda

Am Ende war das Universum wüst und leer, und Dunkelheit herrschte über der Tiefe. So könnte es kommen, falls die Dunkle Energie unser Universum weiterhin so im Griff behält wie in den vergangenen sechs Milliarden Jahren. Dann wird sie es so lange zu einer immer schnelleren Expansion antreiben, bis alle Sterne in ihm verloschen sind. Es sei denn, unserem Universum ist doch eine rosigere Zukunft beschert. Machen wir uns also an die Arbeit und versuchen herauszufinden, was uns wirklich bevorsteht.

Was ist sie überhaupt, diese mysteriöse Energieform? Ihre vielleicht merkwürdigsten Eigenschaften bestehen darin, dass sie gut 70 Prozent des Energieinhalts unseres Kosmos repräsentieren soll und dass Physiker von ihrer Existenz überzeugt sind, obwohl sie noch nicht einmal wissen, worum es sich dabei eigentlich handelt. Doch eine Reihe von Beobachtungen spricht für sie. Das entscheidende Puzzleteil war eine überraschende Entdeckung aus dem Jahr 1998. Forscher konnten mit eindeutigen Daten belegen, dass das Universum nicht nur expandiert, sondern dass sich seine Ausdehnung sogar noch beschleunigt. Diese Beobachtung zwingt uns mit Macht, die Existenz einer bislang unbekannten Energieform anzunehmen.

Wer die große Überzeugungskraft der Daten verstehen will, die der Dunklen Energie binnen weniger Jahre einen festen Platz in unserem naturwissenschaftlichen Weltbild verschafft haben, muss sich mit der Kosmologie befassen, also derjenigen physikalischen Disziplin, die das Universum als Ganzes erforscht. Sie basiert auf der Beschreibung der Gravitation, wie sie Einstein 1915 in seiner allgemeinen Relativitätstheorie formuliert hat und die als einzige der vier fundamentalen Kräfte auch über riesige kosmische Distanzen hinweg zu wirken vermag. Über die von Isaac Newton formulierte Schwerkraftlehre geht die Erklärungskraft dieser Theorie weit hinaus. Schon Einstein konnte mit ihrer Hilfe zeigen, weshalb die Bahn des Planeten Merkur minimal um die Sonne präzediert. Messungen während einer Sonnenfinsternis im Jahr 1919 bestätigten auch seine quantitative Voraussage, wie stark Licht in der Nähe großer Massen abgelenkt wird. Diese und viele folgende Überprüfungen in den vergangenen rund 100 Jahren machten die Relativitätstheorie zu einem soliden Grundpfeiler der modernen Physik. Sie beschreibt sogar so ungewöhnliche Systeme wie PSR J0737-3039, das aus zwei schnell rotierenden Neutronensternen besteht. Angezogen durch ihre Gravitation umkreisen diese so genannten Pulsare einander auf Bahnen, deren Radien immer weiter schrumpfen – in genau dem Maß, in dem es die Relativitätstheorie vorhersagt. …

August 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft August 2014

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  • Quellen

Perlmutter, S. et al.: Measurement of Ω and Λ from 42 High-Redshift Supernovae. In: Astrophysical Journal 517, S. 565 - 586, 1999

Riess, A. G. et al.: Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant. In: Astronomical Journal 116, S. 1009 - 1038, 1998