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Universum: Astronomen feiern Nachweis der Dunklen Energie

Kosmologische Entdeckung  

Astronomen feiern Nachweis der Dunklen Energie

31.07.2008, 16:28 Uhr | Von Christoph Seidler, Spiegel Online

Supercluster und -voids (rote und blaue Kreise) und Mikrowellenstrahlung (Bild: IFA Hawaii)Supercluster und -voids (rote und blaue Kreise) und Mikrowellenstrahlung (Bild: IFA Hawaii) Dunkle Energie macht 70 Prozent der Masse unseres Universums aus - und entzieht sich vollkommen unseren Blicken. Nun ist es Wissenschaftlern offenbar gelungen, sie trotzdem nachzuweisen: dank kosmischer Überbleibsel aus der Zeit kurz nach dem Urknall.

Bildlich gesprochen sieht unser Universum ein bisschen aus wie Badeschaum: Die Materie ist höchst ungleich verteilt. Galaxien bilden Haufen und, durch sogenannte Filamente verbunden, Superhaufen. Diese zählen zu den größten bekannten Strukturen im Universum. Unsere Milchstraße zum Beispiel gehört zum Virgo-Superhaufen. Zwischen den Superhaufen gibt es riesige Leerräume, die sogenannten Supervoids, in denen es statistisch gesehen gerade einmal ein Atom pro Kubikmeter gibt - also so gut wie nichts.

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Dunkle Energie wichtiger Bestandteil des Universums

So recht erklären konnten die Astronomen diese Struktur bisher nicht. Sie musste aber mit der sogenannten Dunklen Energie zu tun haben - so viel galt als sicher. Die Gravitationswirkung der sichtbaren Materie reicht nämlich nicht aus, um die wundersame Anordnung in der seit dem Urknall vergangenen Zeit zu erklären. Und so glauben Astronomen, dass die Dunkle Energie 70 Prozent der Masse des Universums ausmacht.

Mindestens neun Milliarden Jahre alt

Obwohl die Dunkle Energie als gedankliches Konstrukt absolut überzeugt, fehlte bisher ein direkter Nachweis. Das ist umso paradoxer, weil es zum Beispiel durchaus Aussagen über das Alter der Dunklen Energie gibt: Demnach beeinflusst sie seit mindestens neun Milliarden Jahren die Geschicke unseres Universums.

Für Expansion des Universums verantwortlich

Eine Forschergruppe um Istvan Szapudi von der University of Hawaii feiert nun einen möglichen Durchbruch: "Wir konnten Dunkle Energie in Aktion nachweisen, während sie große Supervoids und Superhaufen von Galaxien streckt", sagte Szapudi. Die Wissenschaft geht seit rund zehn Jahren davon aus, dass die Dunkle Energie gegen die Wirkung der Gravitation arbeitet - und so für eine beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist.

Mikrowellensstrahlung durchläuft Haufen und Voids

Szapudi und seine Kollegen wollen die Dunkle Energie mit Hilfe von Veränderung in der kosmischen Hintergrundstrahlung im Universum, einem Überbleibsel des Urknalls, nachgewiesen haben. Zwei weitere Forscherteams hatten in diesem Jahr schon Ergebnisse präsentiert, die in diese Richtung deuteten. Die Wissenschaftler argumentieren, die allgegenwärtige Strahlung durchlaufe Superhaufen und Voids gleichermaßen. Beim Durchqueren eines Galaxienhaufens erhalte die Mikrowellenstrahlung dann wegen der Gravitation etwas zusätzliche Energie - die sie eigentlich beim Verlassen des Haufens wieder verlieren müsste.

Reise kann 500 Millionen Jahre dauern

Szapudi und seine Kollegen gehen nun aber davon aus, dass der Galaxie-Superhaufen - wie in der Theorie vorhergesehen - durch die Wirkung der Dunklen Energie gedehnt wird, während die Mikrowellen ihn durchlaufen. Die Reise der Wellen durch den Superhaufen kann bis zu 500 Millionen Jahre dauern. In dieser Zeit schwächt sich die Wirkung der Gravitation so stark ab, dass die Strahlung einen Teil der zusätzlich aufgenommenen Energie beim Verlassen des Haufens behalten kann.

Energiegewinnung und - verlust

Die Forscher haben auf einer Karte der kosmischen Hintergrundstrahlung die bekannten Superhaufen und -voids eingezeichnet. Dabei bemerkten sie, dass die Strahlung beim Durchlauf durch eine Galaxie tatsächlich minimal an Energie gewann. Beim Durchströmen eines Voids war genau der umgekehrte Effekt bemerkbar. "Mit dieser Methode können wir zum ersten Mal sehen, was Supervoids und Supercluster mit der Mikrowellenstrahlung machen, die sie durchläuft", sagt der ebenfalls beteiligte Nachwuchsforscher Benjamin Granett.

Forscher finden Theorie bestätigt

Das Problem: Die Effekte, die das Team beobachtet haben will, sind kleiner als die ohnehin vorhandene Fluktuation der Mikrowellenstrahlung nach dem Urknall. Deswegen bildeten die Forscher aus den Ergebnissen von jeweils 50 Superhaufen und -voids einen Mittelwert - und auch hier fanden sie ihre Theorie bestätigt. Die Wissenschaftler, die ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift "Astrophysical Journal Letters" veröffentlichen wollen, sind deswegen überzeugt, dass der von ihnen beobachtete Effekt tatsächlich existiert und nicht auf Zufall beruht. Die Chancen dafür stünden bei eins zu 200.000, sagen sie.

"Analyse wahrscheinlich richtig"

Simon White vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching lobt die Ergebnisse des Teams aus Hawaii. "Diese Analyse ist wahrscheinlich richtig", sagt er "Spiegel Online". Die Dunkle Energie beeinflusse wie schon vermutet das Wachstum der kosmischen Strukturen. Von einem Durchbruch will White trotzdem nicht sprechen. Für ihn ist die Existenz der Dunklen Energie längst bewiesen - und zwar seit den Erkenntnissen über die beschleunigte Ausweitung des Universums vor einem Jahrzehnt.

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