Das Problem mit der Dunklen Energie und der Expansion des Weltalls

Alles deutet darauf hin, dass der Kosmos expandiert. Und nicht nur das, er wird dabei auch noch immer schneller. Das pustet nicht nur einer immer neuen Raum hinein, sondern beeilt sich dabei auch noch zunehmend. Am Ende des gigantischen Luftballonaufblas-Wettbewerbs steht dann vielleicht ein neuer Urknall, das Universum platzt wie ein Ballon. Oder auch nicht; womöglich setzt sich die Ausdehnung ewig fort, bis die komplette darin enthaltene Materie auseinandergerissen ist.

Das ist jedenfalls in vielen Milliarden Milliarden Jahren unsere Zukunft, wenn uns unsere Uhren keinen Streich spielen. Dass sich der Kosmos ausdehnt, messen die Astronomen anhand von kosmischen Standard-Leuchtkerzen: Bei Typ-Ia-Supernovas weiß man recht genau, wie sie ablaufen, und kann dadurch aus ihrer Beobachtung die Entfernung ableiten. Das Ergebnis ist die beschleunigte Expansion, und da keine Wirkung ohne Ursache möglich ist, braucht man die Dunkle Energie als Schuldigen.

Das Modell, das derzeit am besten zu den Daten passt, heißt „ΛCDM“ (von Lambda Cold Dark Matter). Wendet man es an, ergibt sich daraus, dass in unserem Universum die Dunkle Energie mit 70 Prozent Anteil die dominierende Energieform sein muss. Das Problem: all diese Schlussfolgerungen müssen wir von unserem nicht immer vorteilhaften Beobachtungsstandort untermauern, der Erde, die irgendwo am Rande der Milchstraße durch das All kreist. Bequemer wäre es, hätten wir eine Draufsicht auf das All, aber das ist nicht möglich.

Da die Kosmologen also mit Modellen arbeiten müssen, fragen sie sich immer wieder einmal, ob das aktuelle denn das wirklich passende Modell ist. Das Bohrsche Atommodell etwa (Elektron kreist um Atomkern) ist zwar in der Schule noch zur Erklärung der Chemie hilfreich, ist im physikalischen Sinn aber, wie man heute weiß, genau genommen falsch. ΛCDM, auf der anderen Seite, hat sich bisher bewährt.

Aber trotzdem schadet es nicht, ab und zu andere Modelle zu testen, so wie es jetzt Forscher getan haben. Ihre Alternative ist ein Modell, das die beschleunigte Expansion für einen Schein-Effekt hält. In ihrer „Timescape“-Kosmologie gehen schlichtweg die Uhren in bestimmten Bereichen des Universums anders als bei uns. Man kann natürlich vermuten, dass die Zeit überall gleich abläuft (wie bei ΛCDM), aber auch das Gegenteil könnte richtig sein.

Die entscheidende Frage ist: Wie passt dieses Modell zu den vorhandenen Daten? Genau das haben die Forscher nun genauer ausgerechnet. Ihre Antwort ist leider unbefriedigend – das veränderte Modell passt nicht signifikant besser zu den Messdaten als das ΛCDM-Modell, sodass sich derzeit keines der Modelle ausschließen lässt. Das könnte sich allerdings mit mehr und genaueren Daten ändern, deshalb hoffen die Forscher auf künftige, noch bessere Teleskope wie das James-Webb-Weltraumteleskop.

Vergleich der Vorhersagen der beiden Modelle – derzeit lässt sich daraus keines ausschließen (Bild: Lawrence Dam, Asta Heinesen und David Wiltshire)
Verteilung von Lichtquellen in der Struktur des Kosmos (Bild: Andrew Pontzen und Fabio Governato / Wikimedia Commons (CC BY 2.0))

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