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Wie viel Energie können wir uns aus dem Vakuum borgen?

Es gibt keine negative Energie, das haben wir in der Schule gelernt. Gäbe es sie, müsste es auch negative Masse geben – und damit abstoßende Gravitation, denn Energie und Masse sind, wie Einstein in der Relativitätstheorie erklärt, miteinander direkt verknüpft. Auf der Mikroebene ist das jedoch nicht wahr (und das ist einer der Gründe, warum die Physiker bei der angestrebten Eheplanung von Relativität und Quantentheorie noch viel Spaß haben werden). In einem winzigen Gebiet ist es möglich, dass die Energie für kurze Zeit unter Null fällt, dass wir uns also Energie beim Vakuum ausborgen. Science-Fiction-Autoren benutzen das gern, um eine Art billiger Energiequelle zu postulieren.

Aber das Vakuum ist ziemlich geizig. Es gibt nur bis zu einer bestimmten Grenze Energie-Kredit, und es verlangt dafür womöglich sogar Zinsen, das sog. „quantum interest“. Deren genaue Höhe ist derzeit noch unbekannt. Der zu zahlende „Quanten-Zins“ hängt auf jeden Fall ähnlich wie im Bankwesen von der Höhe und der Laufzeit des Kredits ab. Allerdings ist der Zusammenhang nicht linear, im Gegenteil – das Universum ist ein Wucherer und schlägt schnell mit hohen Zinsen zu, wenn die Laufzeiten oder Kredite nur wenig anwachsen. So sorgt es dafür, dass Schuldenmachen beim Vakuum nicht zur Gewohnheit wird und vorhandene Kredite schnell wieder getilgt werden, sodass statistisch wieder alles ausgeglichen wird.

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Wie ein Universum aus verschwommener Dunkler Materie ausgesehen haben könnte

Die genaue Zusammensetzung von 84 Prozent der gesamten Materie des Universums ist unbekannt. Es ist der Teil, Dunkle Materie genannt, der weder Strahlung abgibt noch auf andere Weise als über die Gravitation mit der uns bekannten, gewöhnlichen Materie interagiert. Im Standardmodell des Universums, Lambda-CDM, steckt, was Kosmologen hinter der Dunklen Materie vermuten. Sie gehen davon aus, dass es sich um „kalte“ Dunkle Materie (cold dark matter) handelt.

Als „kalt“ gilt in der Physik, was sich nur langsam bewegt. Die so genannten „WIMPs“ (weakly interacting massive particles) müssten bisher unbekannte Teilchen sein, schwerer als alles, was wir bisher kennen, und nur über ihre Gravitation nachzuweisen. Denn dass Dunkle Materie gravitativ wirkt, das ist im Grunde das einzige, das wir von ihr sicher wissen. Denn auf diese Weise wurde ihre Existenz auch erst hergeleitet.

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Am Ende des Sonnensystems herrscht ein überraschend hoher Druck

Unsere Sonne gibt rund um die Uhr Teilchen und Strahlung ab, die in alle Richtungen weit ins All vordringen und die Heliosphäre bilden. Gleichzeitig wird das Sonnensystem ständig aus dem interstellaren Raum heraus von kosmischer Strahlung aus den unterschiedlichsten Quellen getroffen. Ganz weit draußen, einige Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt, treffen die Ströme aus beiden Richtungen im sogenannten Heliosheath aufeinander.

Der Druck dort scheint deutlich höher zu sein, als die Forscher bisher angenommen hatten. Das haben Astronomen nun mit Hilfe der beiden Voyager-Sonden herausgefunden, die seit 1977 nur ein Ziel haben – das Sonnensystem zu verlassen. Zum Zeitpunkt der Messungen hielt sich Voyager 1 bereits im interstellaren Raum (aber innerhalb des durch seine gravitativen Auswirkungen definierten Sonnensystems) auf, während Voyager 2 noch das Heliosheath durchflog.

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Wie vor nicht allzu langer Zeit einmal der Kern der Milchstraße explodierte

Sagittarius A*, das gigantische Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, scheint trotz seiner 4,2 Millionen Sonnenmassen ein ungefährlicher, weil schlafender Riese zu sein. Aber das war nicht immer so. Hätte unser Vorfahr, der Australopithecus, den Himmel über Afrika vor 3,5 Millionen Jahren (also lange nach dem Aussterben der Saurier) genauso intensiv beobachten können wie wir, hätte er etwa 300.000 Jahre lang Zeuge einer gigantischen Explosion im Zentrum der Milchstraße sein können, die einen kegelförmigen Strahlungsausbruch durch beide Pole der Galaxis hindurch bis in den interstellaren Raum zur Folge hatte.

Das beschreibt ein Forscherteam unter Führung von Professor Joss Bland-Hawthorn vom australischen ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D) im Astrophysical Journal (Link zum Volltext). Das Phänomen, ein sogenannter Seyfert-Flare, hat seine Spuren in Form zweier enormer Ionisierungs-Kegel hinterlassen, die mit geringem Durchmesser beim Schwarzen Loch beginnen und sich quer durch die Galaxis ausweiten.

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