Seit dem Urknall dehnt sich unser Universum immer weiter aus – das postulierte schon der “Vater” der Urknalltheorie, Georges Lemaître. Zunächst gingen Astronomen und Kosmologen allerdings davon aus, dass diese Expansion sich im Laufe der Zeit verlangsamen muss. Erst 1998 entdeckten zwei Forschungsteams bei der Vermessung der Distanz ferner Supernovae, dass dies nicht stimmen kann: Die kosmische Ausdehnung beschleunigt sich. Diese revolutionäre und kosmologisch bedeutsame Entdeckung brachte ihnen im Jahr 2011 den Physik-Nobelpreis ein. Gleichzeitig brachte sie die Physik in Erklärungsnöte, denn um eine beschleunigte Ausdehnung zu ermöglichen, muss es eine Energieform im Kosmos geben, die der Gravitation entgegenwirkt und als Triebkraft für die Expansion dient. Wie genau diese Energie beschaffen ist und wie sie sich verhält, ist allerdings bis heute ungeklärt. Gängiger Annahme nach macht diese “Dunkle Energie” aber rund 70 Prozent unseres Universums aus. Die Dunkle Energie bildet auch die Grundlage für das aktuelle kosmologische Standardmodell der sogenannten Lambda Kalten Dunklen Materie (ΛCDM).
DES: Supernovae als Messlatte der kosmischen Expansion
Das Problem jedoch: Ob sich die Expansion und Dunkle Energie wirklich so verhalten, wie es das ΛCDM vorgibt, ist bisher nicht eindeutig geklärt. Einer der Gründe dafür sind Diskrepanzen bei der Messung der kosmischen Ausdehnungsrate. Um diese zu klären, wurde der Dark Energy Survey (DES) initiiert. Dieser Zusammenschluss von 400 Forschenden aus gut 25 Forschungseinrichtungen und zahlreichen Ländern hatte das Ziel, die Dunkle Energie und Dunkle Materie und die Expansion des Kosmos mit möglichst hoher Genauigkeit zu messen. Basis dafür bilden die Explosionen Weißer Zwerge in Supernovae des Typs 1a. Diese Supernovae haben eine gut standardisierbare Leuchtkraft und eignen sich daher besonders gut, um ihre Entfernung und mithilfe der Rotverschiebung das Tempo ihrer Bewegung von uns weg zu bestimmen – und damit die Expansion des Kosmos.
Mithilfe der Dark Energy Camera am Vier-Meter-Teleskop des Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile haben Astronomen im Rahmen des DES-Programms sechs Jahre lang ein Achtel des gesamten Himmels durchmustert und die Entfernungen und Rotverschiebungen von knapp 1500 Typ-1a-Supernovae kartiert. “Das ist eine massive Erweiterung im Vergleich zu den nur 52 Supernovae, die vor 25 Jahren genutzt wurden”, sagt Co-Autorin Tamara Davis von der University of Queensland in Australien. Die Astronomen nutzten dabei vier verschiedene Methoden, um die Sternexplosionen aufzuspüren und zu vermessen, darunter die bereits 1998 verwendete, aber auch ein neu entwickeltes Verfahren, das genaue Messungen nicht über das Lichtspektrum, sondern über photometrische Messungen der Lichtkurven ermöglicht. Lernfähige Algorithmen halfen bei der Klassifizierung und Auswertung.
