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Die dunkle Seite der Energie

Der Titel "Dunkle kosmische Energie" klingt nach Sciencefiction – hier ist sie also, die "dunkle Seite der Energie"! Nach wie vor ein kosmisches Mysterium. Es war schon eine gehörige Überraschung als man kurz vor der Jahrtausendwende entdeckte, dass einige Supernovae offenbar weiter entfernt sind als nach dem Standardmodell der Kosmologie erlaubt. Dieses favorisierte ein Universum, dessen Expansionsgeschwindigkeit stetig abnahm, ohne allerdings wieder in sich zusammenzustürzen. Was die neuen Daten forderten, war unvorstellbar: eine beschleunigte Expansion.

Schneller als eine überzeugende Theorie war ein Name für die Ursache gefunden: "Dunkle Energie". Dabei war noch nicht einmal das alte Rätsel gelöst, die Natur der "Dunklen Materie". Hatte man lange Zeit angenommen, die Zusammensetzung des Universums sei einigermaßen bekannt (baryonische Materie), so musste man auf einmal verblüfft feststellen: 95 Prozent sind unbekannt, wobei allein 70 Prozent auf die Dunkle Energie entfallen. Solch spektakulären Ereignisse sind sicherlich ein Buch wert.

Adalbert Pauldrach, Professor für Astrophysik in München und Spezialist für Supernovae, hat sich der Sache angenommen. Damit wird die bewährte Reihe "Astrophysik aktuell" des Spektrum-Verlags fortgesetzt. Das 286-seitige Buch ist zwar handlich aber sicher nicht als Nachtlektüre geeignet. Es fordert vom Leser ein waches physikalisches Verständnis und schreckt auch nicht vor höherer Mathematik zurück, die allerdings in Textboxen ausgelagert wurde. Die meist farbigen Abbildungen lockern den flüssig geschriebenen Text auf. Darunter ist auch eine Darstellung der Dunklen Energie: Sie zeigt – wie sollte es anders sein – ein schwarzes Nichts.

Welchen Inhalt soll ein Buch über ein physikalisches "Etwas" haben, von dem man überhaupt keine Vorstellung hat? Antwort: Man beschreibt erst einmal die gesicherten Grundlagen, allen voran Einsteins Relativitätstheorien und die daraus entwickelte Kosmologie. Der Autor geht aber über die gängige physikalische Darstellung hinaus und begibt sich auch auf philosophisches Terrain, was sich insbesondere im Schreibstil zeigt. Bereits der Titel des Prologs "Der subjektive Charakter der objektiven Wissenschaft" macht dies deutlich. Das Buch ist in zwei Teile gegliedert. Der erste ist überschrieben mit "Kosmologische und stellare Betrachtungen als Verständnisgrundlage". Filmreif klingt der Titel des zweiten Teils: "Astronomie reloaded – das Universum hat uns in die Irre geführt". Man ist also gespannt.

Interessant sind zu Beginn die Ausführungen über das Olberssche Paradoxon und die Frage "Was ist Zeit?". Der Autor hat neben Physik und Philosophie auch eine Vorliebe für Popmusik, denn er betitelt einen Abschnitt mit "Und dann sind sie zu dritt" (frei nach dem Genesis-Album "And then there were three"). Hier gesellt sich die Masse zu Raum und Zeit. Auch die anderen gängigen Zutaten fehlen natürlich nicht: "Big Bang", Expansion (auch mit Überlichtgeschwindigkeit), Hintergrundstrahlung, Schwarze Löcher etc.

Auf den obligatorischen Einstein folgt die Quantenfeldtheorie und deren kuriose Aussage "Das Vakuum ist nicht Nichts!". Hier liegt nach Meinung vieler Theoretiker vielleicht der Schlüssel zum Verständnis der Dunklen Energie. Es geht um die Energie-Zeit-Unschärferelation, Quantenfluktuationen, virtuelle Teilchen und den ominösen "negativen Druck" des Vakuums. Mit Letzterem lässt sich eine "Antigravitation" konstruieren, welche die beschleunigte Expansion des Kosmos bewirkt. Der Zusammenhang mit Einsteins großer Hassliebe, der Kosmologischen Konstanten Λ, wird herausgearbeitet.

Leider kommt hier von Seiten der Quantenfeldtheorie keine rechte Unterstützung: Deren Berechnung von Λ (als Energiedichte des Vakuums interpretiert) liegt um den Faktor 10120 über dem beobachteten Wert. Einen Ausweg aus dem Dilemma – ein größeres ist mir nicht bekannt – liefert vielleicht die "Quintessenz", das obskure "fünfte Element" (schon wieder lässt Hollywood grüßen). Man kann sich des Eindrucks nicht erwehren, dass momentan der Teufel mit dem Beelzebub ausgetrieben wird. So bleibt es nicht aus, dass das Lager der Fundamentalkritiker, vor allem angestachelt durch die seltsame Stringtheorie, stetig wächst. Auch die Vorstellung einer kosmischen Inflation zu Beginn von Raum und Zeit begeistert nicht alle. Im Abschnitt "Das Standardmodell vor dem Aus?" setzt sich der Autor kritisch mit den modernen Theorien auseinander.

Auf den letzten 40 Seiten erfahren wir auch etwas über die Entdeckung der Dunklen Energie durch die Beobachtung der "kosmischen Leuchttürme, der Supernovae. Es folgt ein Epilog, der noch einmal einige Stationen Revue passieren lässt, Gefahren durch nahe Supernovae diskutiert und einen Ausblick auf ein dunkles, kaltes Universum gibt. Was die Quintessenz als Ursache für die Dunkle Energie angeht, ist Pauldrach optimistisch: "Vielleicht haben wir den Fisch schon am Haken?". Das informative Buch schließt mit einem Glossar; leider findet sich kein Sachregister. Es kann allen empfohlen werden, die sich (mit etwas Vorwissen) für die vorderste Front der Astrophysik des Universums, insbesondere die "dunkle Seite der Energie", interessieren.
1. KW 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 1. KW 2011

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