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Kosmologie: Unebenheiten im Universum verursachen Dunkle-Energie-Effekt

Entwicklung des Universums
Homogenes Universum? | Wenn Kosmologen die tatsächliche Masse- und Energieverteilung im Kosmos berücksichtigen – das Bild zeigt die Strukturbildung im Universum (von links nach rechts) –, stoßen sie in ihren Berechnungen auf Phänomene, die den Auswirkungen der Dunklen Energie entsprechen.
Entfernte Supernovae leuchten schwächer, als ihr Abstand vermuten ließe. Viele Physiker erklären dies als Folge einer mysteriösen Antigravitation, der so genannten Dunklen Energie: Diese fülle das gesamte Universum aus und lasse es beschleunigt expandieren; dadurch müsse das Licht einen längeren Weg zurücklegen und würde stärker gedehnt und geschwächt. Einer wachsenden Zahl von Kritikern erscheint die mathematische Beschreibung des Dunklen Energiefelds jedoch als ad-hoc-Hypothese ohne Realitätsgehalt.

Einen neuen Vorschlag, wie sich das beobachtete Phänomen physikalisch erklären ließe, haben nun Iain Brown und Lily Schrempp von der Universität Heidelberg zusammen mit Kishore Ananda von der südafrikanischen University of Cape Town gemacht. Die heute dominierenden kosmologischen Theorien gehen meist vereinfachend von einem homogenen Universum aus, in dem alle Materie und alle Energie gleichförmig verteilt ist. Im Gegensatz dazu hat die Forschergruppe nun die "Unebenheiten" der Verteilung – darunter Masseansammlungen wie etwa Galaxien – ernst genommen. Vor allem aber berücksichtigte sie erstmals die kurz nach dem Urknall und der Inflationsphase des Universums entstandenen Gravitationswellen.

Tatsächlich lieferten die Berechnungen mathematische Korrekturterme, deren Auswirkungen qualitativ einem Dunklen Energiefeld entsprechen. "Bislang sind die Korrekturen allerdings viel zu klein, um die gesamte Dunkle Energie zu reproduzieren, die wir für die Erklärung der beschleunigten Expansion benötigen", räumt Iain Brown ein. Die Arbeit an der neuen Theorie geht darum weiter. Vielleicht, so hoffen die Forscher, lasse sich die beobachtete Antigravitation künftig sogar vollständig als Folge unregelmäßiger Energie- und Materieverteilung im Universum erklären.

Vera Spillner

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