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Astronomie+Physik

Supernovae könnten das Rätsel um die Dunkle Energie lösen

Gäbe es in unserem Universum nur Materie, dann wäre sein zukünftiges Schicksal leicht überschaubar: Das Universum würde sich je nach Dichte der Materie entweder für immer ausdehnen oder irgendwann wieder in sich zusammenfallen. Doch nur etwa 28 Prozent der Masseenergie im Universum sind Materie, die restlichen 72 Prozent sind “ Dunkle Energie“. Im Fachmagazin Science (Bd. 300, S. 1914) fasst Robert Kirshner von der Harvard-Universität in Cambridge, Massachusetts, das derzeitige Wissen um die Dunkle Energie zusammen.

„Seitdem ich die Kosmologische Konstante eingeführt habe, hatte ich ständig ein schlechtes Gewissen. Ich kann nicht glauben, dass es in der Natur solch etwas Hässliches tatsächlich gibt.“ Das schrieb Albert Einstein 1947 in einem Brief. Diese „Kosmologische Konstante“ hatte Einstein im Jahr 1917 nachträglich in seine Relativitätstheorie eingebaut, nachdem er festgestellt hatte, dass sich das Universum sonst entweder ausdehnen oder in sich zusammenfallen müsste.

Die Kosmologische Konstante war eine Gegenkraft zur Gravitation und hielt das Universum in einem statischen Gleichgewicht. Man kannte damals nur die Milchstraße, deren Sterne sich im Mittel weder auf uns zu noch von uns wegbewegen. Nachdem Hubble aufgrund der Beobachtung anderer Galaxien die Ausdehnung des Universums festgestellt hatte, soll Einstein sich auf die Stirn geschlagen und die Einführung der Kosmologischen Konstante seine größte Eselei genannt haben.

Doch seit einigen Jahren weiß man, dass es diese mysteriöse Kraft tatsächlich gibt – allerdings nicht, wie Einstein ursprünglich glaubte, exakt auf die Größe eingestellt, die gerade die Ausdehnung des Universums aufheben würde. Aufgrund der Beobachtung von Supernova-Explosionen stellten Astronomen fest, dass sich die Ausdehnung des Universums sogar beschleunigt. Supernovae eines bestimmten Typs sind für die Astronomen „Standardkerzen“. Sie leuchten bis auf eine Schwankungsbreite von 12 Prozent immer gleich hell. Man kann deshalb aus der scheinbaren Helligkeit der Supernova auf ihre Entfernung schließen.

Andererseits wird das Licht, das uns von den Supernovae erreicht, „rotverschoben“, weil das Universum sich ausdehnt. Denn weil die Supernovae sich von uns wegbewegen, sind die bei uns ankommenden Lichtwellen in die Länge gezogen. Dadurch werden alle Farben in Richtung des langwelligen Rots hin verschoben. Aus der Stärke der Rotverschiebung lässt sich die Geschwindigkeit berechnen, mit der die entsprechende Supernova sich von uns wegbewegt.

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Doch die Befunde wurden noch mysteriöser: Man stellte aufgrund der Analysen von Supernova-Daten nicht nur die heutige Beschleunigung der Ausdehnungsgeschwindigkeit fest. Die Beobachtung von Supernovae, die weiter als etwa sieben Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind, deren Licht also aus der Zeit vor sieben Milliarden Jahren stammt, ergab, dass die Ausdehnung des Universums bis zu diesem Zeitpunkt abgebremst wurde.

Man verwendet heute für die Kosmologische Konstante den Begriff „Dunkle Energie“, weil nicht geklärt ist, ob diese Kraft wirklich eine Konstante ist oder sich zeitlich verändert. Einige Theoretiker hoffen, dass die Stringtheorie, die von theoretischen Teilchenphysikern entwickelt wird, eine Erklärung für die Herkunft der Dunklen Energie liefern wird.

Doch bis dahin werden weitere und präzisere Supernova-Daten benötigt. Daran arbeitet derzeit beispielsweise die High-Z-SN-Gruppe.

Axel Tillemans
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