Noch mysteriöser: Dunkle Energie

Die „Standard-Kosmologie“ musste in den letzten Jahren gleich nochmals erweitert werden. Aus der vom WMAP-Satelliten gewonnenen Himmelskarte der kosmischen Hintergrundstrahlung konnte noch eine weitere Größe von kosmologischer Bedeutung bestimmt werden: die Krümmung des Universums. Dabei ergibt sich, dass unser Kosmos einer „flachen“ Geometrie genügt. Die beobachtete Gesamtmasse aus dunkler und baryonischer Materie reicht aber zur Erklärung dieser Geometrie nicht aus, vielmehr muss es neben der dunklen Materie noch einen weiteren Beitrag geben, der die Raumkrümmung beeinflusst.

Aus der Gesamtmasse des Universums ergibt sich nach der allgemeinen Relativitätstheorie der zeitliche Verlauf seiner Expansion. Bis vor zehn Jahren wurden vorwiegend die unteren drei Weltmodelle diskutiert. Dabei stellt die orange Kurve ein „geschlossenes“ Universum, die blaue Kurve ein offenes „gekrümmtes“ Universum dar. Aus den heutigen Messwerten ergibt sich die rote Kurve einer beschleunigten Expansion in einem „flachen“ Universum. © RUB

„Dunkle Energie“ als hypothetische „Druckkraft“

Durch die neuen Großteleskope sind in den letzten zehn Jahren Entfernungsmessungen zu sehr entfernten Galaxien möglich geworden. Die dabei gemessenen, überraschend großen Entfernungen kann man am besten durch ein Universum beschreiben, dass seit ein paar Milliarden Jahren beschleunigt expandiert. Diese Beobachtungen eines „flachen“ Universums mit beschleunigter Expansion passen sehr gut zu den verallgemeinerten kosmologischen Modellen der Einsteinschen Relativitätstheorie, in der eine so genannte kosmologische Konstante auftritt.

Diese kosmologische Konstante kann als Druck interpretiert werden, der die Beschleunigung der Expansion auslöst und dessen Gesamtenergie zur Raumkrümmung beiträgt. Dieser Anteil am Inhalt des Universums wird „dunkle Energie“ genannt und ist noch mysteriöser als die dunkle Materie.

Schaut man sich jetzt die verschiedenen Bestandteile an, die eine Wirkung auf den zeitlichen Verlauf und die Struktur des Universums haben, so stellt man fest, dass die Wissenschaftler mit der baryonischen Materie nur circa fünf Prozent des Universums wirklich kennen. Die restlichen 95 Prozent liegen für die Physik zu Beginn des 21. Jahrhunderts noch völlig im Dunkeln.

Einen geisterhaften Ring aus Dunkler Materie haben Astronomen mithilfe des Weltraumteleskops Hubble entdeckt. Er entstand wahrscheinlich vor langer Zeit in einer titanischen Kollision zweier massereicher Galaxien. Die neue Entdeckung gilt als das bisher stärkste Indiz für die Existenz der Dunklen Materie. © NASA, ESA, M. J. Jee and H. Ford (Johns Hopkins University)

Die Suche nach bisher unbekannten Elementarteilchen geht weiter

Mit einer großen Anzahl verschiedener Techniken versuchen deshalb sowohl Astrophysiker wie auch Elementarteilchen-Physiker die Eigenschaften der dunklen Materie zu bestimmen. Dazu soll unter anderem in Zukunft die genauere Kartierung der Gravitationswirkung im Universum durch neue Teleskope dienen, während in den irdischen Laboren die Suche nach bisher unbekannten Elementarteilchen weitergeht, die hinter der dunklen Materie vermutet werden.

Stand: 16.10.2008