Dark energy matters!

Neue Beweise: Dunkle Energie regiert das All

Der Nachweis der Existenz dunkler Energie im Kosmos wurde einerseits als wissenschaftlicher Durchbruch des vergangenen Jahres gefeiert, andererseits im Dezember erneut grundsätzlich bezweifelt. Jetzt legt ein internationales Forscherduo erneut Beweise dafür vor, dass dunkle Energie das All regiert.

Struktur in den Resten der Supernova N63A; Bild: J. Warren (Rutgers), CXC, NASA, Y. Chu (U. Illinois), STScI, J. Dickel (U. Illinois), ATCA

Dunkle Energie ist die rätselhafte Kraft, die dafür sorgt, dass das Universum sich ausdehnt. Ursprünglich war sie als so genannte kosmologische Konstante das ausgleichende mathematische Element, eine Art "Rechentrick" in der Relativitätstheorie, das mit dem griechischen Buchstaben Lambda bezeichnet wurde. Selbst verunsichert, soll Einstein sie später seine "größte Eselei meines Lebens" genannt haben. Seit den 90er Jahren ist sie unter dem neuen Namen dunkle Energie wieder in aller Munde.

Eigentlich dürfte sich das All nur noch ganz langsam oder gar nicht mehr ausdehnen. Aber es sieht sehr danach aus, dass die Galaxien immer schnell auseinander driften. Also muss es irgendetwas geben, dass sich im großen Maßstab der Gravitation entgegen stellt, eine Art Antigravitationskraft. Das ist die dunkle Energie, sie verändert die Schwerkraftwirkung der Sternensysteme nicht, sondern offenbart sich nur auf sehr große kosmologische Distanzen. Als Beleg für ihre Existenz gelten seit einigen Jahren Beobachtungen weit entfernter Sternenexplosionen, der so genannten Supernovae. Allerdings sind nicht alle Astrophysiker davon überzeugt, dass die sterbenden Sterne einen Beweis darstellen, weil es andere mögliche Interpretationen gibt.

Erst im vergangenen Jahr fanden sich durch Gravitationslinsen-Forschung (vgl. Das Universum ist voller dunkler Energie) und hochauflösende Bilder aus den Tiefen des Alls neue Argumente für die dunkle Energie. Im Dezember feierte das Wissenschaftsmagazin Science den Nachweis dieser geheimnisvollen Abstoßungsenergie des Vakuums als die Nummer eins unter den wichtigsten wissenschaftlichen Durchbrüche im Jahr 2003.

Das Projekt "Sloan Digital Sky Survey" (SDSS) kartografiert den Himmel und untersuchte dabei die Verteilung der Galaxien im Raum und stellte klar fest, dass es eine Kraft geben muss, die sie auseinander treibt - die dunkle Energie (vgl. Ein virtuelles Teleskop für das simulierte Universum). Entscheidend waren zudem die Aufnahmen der kosmischen Hintergrundstrahlung durch die Satelliten-Mission der NASA "Wilkinson Microwave Anisotropy Probe" (WMAP). WMAP misst die Temperatur dieser Strahlung im Mikrowellenbereich, die ein nachweisbaren Relikt des Urknall darstellt (vgl. Polarisierte kosmo-archaische Strahlung bestätigt Big Bang). Mit den Daten gelang es den Kosmologen, eine Karte des Baby-Universums zu erstellen, die in ihrer Genauigkeit viele vorher unbekannte Details enthüllte (vgl. 380 000 Jahre nach dem Urknall).

Bild: WMAP Science Team/NASA

Die Erkenntnisse aus diesen Aufnahmen waren klar und deutlich: das Universum ist 13,7 Milliarden Jahre alt und in sich sehr, sehr seltsam beschaffen. Nur vier Prozent besteht aus normaler Materie (also aus verschiedenen Kombinationen von Atomen), wie sie unsere Realität prägt. 23 Prozent ist dunkle Materie aus exotischen, bisher nicht identifizierten Partikeln (vgl. Galaktischer sternenloser Exot). Überwiegend besteht der Kosmos aber aus einem besonders seltsamen Stoff, der es expandieren lässt - die dunkle Energie, über die außer ihrer Wirkung nichts bekannt ist, dominiert im All mit 73 Prozent Anteil insgesamt.

Ende des Jahres meldete sich die European Space Agency (ESA) mit Zweifeln an dieser Dominanz. Der Röntgensatellit XMM-Newton) beobachtete frühe Galaxienhaufen und errechnete aus seinen Befunden - vor allem einer viel stärkeren Röntgenstrahlung als erwartet - einen deutlich höheren Materieanteil im Universum (vgl. What is the Universe made of?). Diese Erkenntnisse müssen jetzt geprüft und mit neu erhobenen Daten abgeglichen werden. Es könnte auch sein, dass die bisherigen Modelle von Gasverteilungen im interstellaren Raum fehlerhaft sind.

Nun veröffentlichen Stephen Boughn vom Haverford College in Pennsylvania und Robert Crittenden vom Institute of Cosmology and Gravitation der englischen University of Portsmouth im Wissenschaftsjournal Nature ihre neuen Analysen der Korrelationen zwischen den Karten der kosmischen Hintergrundstrahlung, den großräumigen Strukturen, die durch Röntgenstrahlung sichtbar werden und der Verteilung von Radiogalaxien. In ihrem Vergleich der drei Arten verschiedener Karten des gesamten Himmels zeigte sich den Forschern ein deutlicher Zusammenhang, der durch das Einwirken dunkler Energie lückenlos erklärt werden kann.

In der wissenschaftlichen Gemeinde der Astrophysiker wurde das Paper von Boughn und Crittenden bereits im Mai veröffentlicht und seither von Forschern sowohl von der WMAP-Mission wie von SDSS, APM Galaxy Survey und Two Micron All Sky Survey (2MASS) anhand kleinerer Himmelskartenausschnitte überprüft und bestätigt.

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