Nobelpreis für Physik würdigt die Dunkle Energie

Den diesjährigen Nobelpreis für Physik erhalten drei Astrophysiker für die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums, deren Ursache eins der größten Mysterien der modernen Physik darstellt, die Dunkle Energie.

Im August wurde in unserer direkten kosmischen Nachbarschaft eine Supernova des Typs Ia kurz nach ihrem Ausbruch entdeckt, ein spektakuläres Ereignis, das sogar mit einfachen Ferngläsern und Teleskopen beobachtet werden konnte, nun wurde diesen Sternexplosionen besonderen Typs weitere Aufmerksamkeit zuteil.
Am 4. Oktober wurde es verkündet.: Der diesjährige Nobelpreis für Physik geht an drei Forscher, die durch die Beobachtung von Supernovae des Typs Ia entdeckten, dass sich unser Universum beschleunigt ausdehnt.: Zur Hälfte geht der Preis an Saul Perlmutter von der University of California, Berkeley, USA, die andere Hälfte teilen sich Brian P. Schmidt von der Australian National University, Weston Creek in Australien und Adam G. Riess von der Johns Hopkins University und dem Space Telescope Science Institute in Baltimore in den USA.

Die drei Forscher gehören zwei konkurrierenden Forschungsgruppen an, die beide im Jahr 1998 zu dem gleichen überraschenden Ergebnis kamen, das sich unser Universum beschleunigt ausdehnt. Die Entdeckung kam für sie aus heiterem Himmel. Sie konnten zunächst selbst kaum glauben, was sie beobachtet hatten.
Saul Perlmutter war der Leiter eines der beiden Teams, des „Supernova Cosmology Project“, das bereits 1988 initiiert worden war. Brian Schmidt leitete das zweite Team, das Ende 1994 das „High-z Supernova Search“ Team gründete, in dem Adam Riess eine bedeutende Rolle spielen sollte.
Beide Teams wollten das Universum vermessen, indem sie das Licht weit entfernter Supernovae des Typs Ia lokalisierten und die Helligkeiten und Rotverschiebungen (die kurz mit z bezeichnet werden) der Supernovae maßen.
Sie fanden über 50 Supernovae, deren Licht schwächer war als erwartet, was sie darauf schließen ließ, dass sich das Universum mit zunehmender Geschwindigkeit ausdehnt.

Dass das Universum sich ausdehnt, nachdem es vor etwa 13.7 Milliarden Jahren im Urknall seinen Anfang nahm, ist spätestens bekannt, seit Edwin Hubble in den 1920er eine Rotverschiebung in den Spektren des Lichts ferner Galaxien entdeckte. Doch dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt, war eine überraschende Neuheit, die nicht nur die Kosmologie umwälzen sollte. Die Entdeckung hat gezeigt, dass sich womöglich nur ein Bruchteil der Welt von uns überhaupt beobachten lässt.

Ursache der beschleunigten Expansion nahezu unverstanden

Was ist es, was die beschleunigte Expansion des Universums auslöst? Das Mysterium wird Dunkle Energie genannt und stellt ein Phänomen dar, welches die gesamte Physik vor große Herausforderungen stellt, ein Rätsel, das bis heute nicht gelöst ist. Dabei ist die Erklärung der beschleunigten Expansion durch die Dunkle Energie nicht unumstritten.
Sie wirft mehr Fragen auf, als sie zu beantworten vermag. Denn die Dunkle Energie führt dazu, dass wir rund 95 % der Materie im Universum nicht erklären können.
Etwa 73 % der Materie des Universums soll aus Dunkler Energie bestehen. (Man beachte, dass gemäß Einsteins berühmter Formel E=mc² Energie gleich Masse ist und umgekehrt.)
Nur 4 % bestehen aus der uns bekannten sichtbaren Materie. Auch der Rest – rund ein Viertel der Materie des Universums – bleibt im Dunkeln, soll aus Dunkler Materie bestehen, einem weiteren großen Mysterium der Physik.

Albert Einsteins kosmologische Konstante

Albert Einstein wollte die Vorstellung eines sich expandierenden Universums nicht akzeptieren. Er glaubte an ein statisches Universum und fügte hierzu in seine Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie eine Konstante ein, die er kosmologische Konstante nannte.
Als dann in den 1920/1930er Jahren klar wurde, dass das Universum eben nicht statisch ist, sondern expandiert, bezeichnete Einstein die kosmologische Konstante als größte Eselei seines Lebens. Heute scheint die kosmologische Konstante doch wieder eine Rolle zu spielen, indem sie die Dunkle Energie beschreiben kann und damit der Beschleunigung der Expansion des Universums Rechnung trägt.

Ende im Eis

Dehnt sich unser Universum bis in alle Ewigkeit mit immer größerer Geschwindigkeit aus, so wird irgendwann diese Expansion jedwede Materiezusammenballung verhindern. Keine neuen Sterne werden mehr entstehen können, keine neuen Planeten, kein neues Leben.
Das Universum würde dann in einem kalten, dunklen Zustand enden.
„Es wird im Eis enden, wenn wir den diesjährigen Nobelpreisträgern in Physik glauben schenken.“ So die Worte der Royal Swedish Academy of Sciences.

Die Nobelpreisverleihung findet am 10. Dezember in Stockholm statt, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel.