Dunkle Energie

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

1997 versetzten zwei astronomische Arbeitsgruppen, eine geleitet von Forschern am CfA, die Welt mit ihrem Ergebnis in Erstaunen, daß das Universum sich für immer ausdehnen würde. Bald danach fügten sie dieser Überraschung durch Vorlegen von Beweisen noch eine weitere erstaunliche Erkenntnis hinzu: das Universum dehnt sich nicht nur aus, es dehnt sich beschleunigt aus. Sie untersuchten Supernovae – die unglaublich hellen Explosionen massereicher Sterne – in Galaxien, die so weit entfernt sind, daß sich ihre Bewegungen aus den Eigenschaften des Kosmos selbst ergeben.

Es gibt zwei allgemein akzeptierte Erklärungen, um die nach außen gerichtete Beschleunigung des Universums zu erklären. Nach dem ersten Erklärungsansatz verursacht, wie Einstein einst vermutete, die Gravitation selbst die Abstoßung der Objekte untereinander, wenn sie nur weit genug voneinander entfernt sind. Diese Eigenschaft der Gravitation wird mit dem Begriff der kosmologischen Konstanten umschrieben. Den zweiten Ansatz nennt man „Dunkle Energie“. Er beruht auf unserem gegenwärtigen Verständnis der Elementarteilchenphysik und vermutet, daß das Vakuum Eigenschaften besitzt, die Energie liefern und diese „Dunkle Energie“ ist der Anlass für die Ausdehnung des Universums. Beide Erklärungen haben ihre speziellen Nebeneffekte, die genutzt werden können zu prüfen, welche Idee (keine oder beide) richtig ist. Zum Beispiel wäre eine gravitative Ursache in der Zeit konstant, wohingegen ein Vakuumenergieprozeß vermutlich nicht konstant wäre. Diese Unterschiede drücken aus, was Physiker die „Zustandsgleichung“ der Dunklen Energie nennen, aber bisher erlaubt die Genauigkeit, mit der die Zustandsgleichung bekannt ist, jede der beiden Erklärungen.

Eine Gruppe von 37 Astronomen hat an einem großen Projekt über Supernovae gearbeitet, das den Namen ESSENCE (Equation of State: Supernovae trace Cosmic Expansion) trägt. In einem Artikel, der in der neuesten Ausgabe von Astrophysical Journal erschien und dessen Erstautor der CfA-Astronom Michael Wood-Vasey ist, schreibt die Gruppe über ihre detaillierte Analyse von 60 Supernovae, die zwischen 2002 und 2005 in entfernten Galaxien explodierten. Als Folge der Untersuchung können sie die Unsicherheit in der Messung der Zustandsgleichung um etwa 13 % verringern; auf Grund der Genauigkeit, mit der die Forscher den Anteil an Staub kennen, der das Licht jeder Supernova in deren Heimatgalaxie abschwächt, sind ihre Schlußfolgerungen stichhaltig. Unglücklicherweise ist die Unsicherheit noch groß genug, um beide Erklärungen für die kosmische Beschleunigung weiterhin in Betracht zu ziehen. Doch erwartet das Team in den nächsten Jahren, die Unsicherheiten weiter verringern zu können. Die Ergebnisse dieser Gruppe werden grundlegende Auswirkungen auf unser Verständnis der Gesetze der Grundlagenphysik und der Natur unseres Universums besitzen.

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