Dunkle Energie in drei Zahlen

News: Dunkle Energie in drei Zahlen

Massen ziehen sich an und demzufolge sollte eigentlich auch unser Universum schrumpfen und irgendwann einmal kollabieren. Das tut es jedoch nicht - wegen der so genannte Dunklen Energie, wie Astrophysiker vermuten. Um diese ominöse Kraft im Weltraums zu beschreiben, stellten sie in den letzten Jahren unzählige Modelle auf. Nun schlugen Forscher eine Art Maßstab aus drei einfach zu messenden Größen vor, mit denen sich die Modelle überprüfen und vergleichen lassen.

Thorsten Krome

Bereits Anfang des 20. Jahrhunderts führte Albert Einstein die Dunkle Energie als Pendant zur Gravitation ein, um damit sein statisches Modell des Universums zu erklären. Demnach sollte sich das All für alle Zeiten weder ausdehnen noch zusammenziehen. Letzteres würde man zunächst vermuten, schließlich ziehen sich alle Massen gemäß des Gravitationsgesetzes an. Einstein beschrieb in seiner Terminologie die Dunkle Energie mit einer so genannten kosmologischen Konstante; er wählte sie ursprünglich so, dass ihre Abstoßung genau der Gravitationsanziehung entgegenwirkte. Wenig später jedoch, als Astronomen nachwiesen, dass das Universum doch expandiert, verwarf er seine Idee und bezeichnete sie angeblich gar als größte Eselei seines Lebens.

Doch war dies offenbar ein voreiliger Schluss, denn Wissenschaftler vermuten mittlerweile, dass die Dunkle Energie die Expansion des Universums beschleunigt, sie also durchaus existiert. Weiterhin überrascht, dass wir offenbar zu einer Zeit leben, in der sich die Gravitationskräfte von Materie und Dunkler Energie die Waage zu halten scheinen. Die Expansion findet also zur Zeit mit gleichförmiger Geschwindigkeit statt. Ist das nun Zufall oder gibt es einen guten Grund dafür?

Viele Kosmologen gehen davon aus, dass letzteres der Fall ist. Sie glauben nicht an Zufall, und so haben sie mittlerweile unzählige Modelle entwickelt, die das Gleichgewicht erklären sollen. Währenddessen bereiten Astronomen die ersten Experimente vor, um die Erklärungsversuche zu überprüfen. Doch ist dies aufgrund der vielen unterschiedlichen Ideen ein recht kompliziertes Unterfangen – einheitlich, messbare und vergleichbare Größen müssen her, anhand derer sich die Modelle bewerten lassen.

Neal Dalal von der University of California in San Diego und seine Kollegen schlagen nun genau drei solche Parameter vor: die durchschnittliche Dichte der Dunklen Energie im heutigen Universum, die mittlere Stärke, mit der sie gegen die Gravitation wirkt, und eine neue Variable, welche die Wechselwirkung zwischen Materie und Dunkler Energie beschreibt. Laut Dalal lassen sich alle bisherigen Modelle durch diese Variablen ausdrücken, und schließlich geht man davon aus, dass sich in den nächsten zehn Jahren auch alle drei Parameter experimentell bestimmen lassen. Immerhin konnten Simulationen bereits zeigen, dass man anhand solcher Werte bestimmte Modelle aussortieren kann.

Die dritte Variable könnte sogar klären, warum sich die Kräfte im Universum zur Zeit gegenseitig ausgleichen. Wie zwei Kinder, die eine Wippe in der Schwebe halten, indem sie so lange hin und herrutschen, bis der Balken waagerecht liegt, könnten auch Materie und Dunkle Energie gemeinsam ihren Gleichgewichtszustand finden. Dazu müssten die beiden Konkurrenten aber miteinander wechselwirken – die Theorie lässt ein derartiges Verhalten bislang nicht erwarten. Könnte man die Wechselwirkung jedoch nachweisen, so wäre das heutige Gleichgewicht der Kräfte weit weniger zufällig als angenommen. Zukünftige Experimente wie die SNAP-Sonde, die bald neue Daten über die Dunkle Energie liefern soll, könnten diese dann Frage endgültig klären.