Der diesjährige Nobelpreis für Physik geht an drei Astrophysiker, die die immer schnellere Ausdehnung des Universums nachgewiesen und entdeckt haben. Saul Perlmutter von der University of California sowie Brian Schmidt von der Australian National University und Adam Riess von der Johns Hopkins University teilen sich jeweils eine Hälfte des Preises. Ihnen war 1998 der Nachweis dieser damals gänzlich unerwarteten Beschleunigung der kosmischen Expansion mit Hilfe von Supernovae-Beobachtungen gelungen.
Der geltenden Theorie nach entstand das gesamte heutige Universum vor rund 14 Milliarden Jahren beim Urknall in einem einzigen Punkt. Von diesem aus dehnte es sich in den ersten Sekundenbruchteilen rasant, dann langsamer aus, bis es die heutige Größe erreichte. Ende der 1980er Jahre und bis in die 1990er hinein war jedoch unklar, ob diese Ausdehnungsgeschwindigkeit nach dem ersten sprunghaften Anwachsen konstant bleibt oder aber sich im Laufe der Zeit verändert. Diese Frage wollten Forscher im Rahmen von zwei konkurrierenden Projekten, dem Supernova Cosmological Project, dem auch Perlmutter angehörte, und dem High-z Supernova Search Team mit Schmidt und Riess, klären.
Entfernte Supernovae als kosmische Messlatte
Ziel der Projekte war es, immer weiter von der Erde entfernte Supernovae ausfindig zu machen und anhand der Rotverschiebung des Lichts zu messen, wie schnell sich dieses Objekt entfernte. Das Licht eines bestimmten Typs der Sternexplosion, der sogenannte Supernova Typ 1a, eignete sich für solche Messungen besonders. Bei dieser explodiert ein Weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem und emittiert dabei innerhalb von rund einer Woche so viel Licht wie eine ganze Galaxie. Diese enorme Helligkeit ermöglicht es Astronomen, solche Explosionen auch in extremer Entfernung von der Erde noch ausfindig zu machen.
Schneller statt langsamer
Da der Blick in Milliarden Lichtjahre entfernte Regionen des Alls auch gleichzeitig ein Blick in die ferne Vergangenheit ist, ermöglichen es diese Messungen, auf die Geschwindigkeit der Expansion des Alls zu schließen. Allgemein erwartet wurde damals, dass sich die Expansion des Universums im Laufe seiner Entwicklung verlangsamen würde. Doch wie beide Teams nahezu zeitgleich 1998 feststellten, war genau das Umgekehrte der Fall. Die Ausdehnung des Universums beschleunigte sich offenbar – ein völlig unerwartetes Ergebnis. Und ein Ergebnis, dass das Weltbild der Kosmologie nachhaltig veränderte. Daher erhalten Vertreter beider Forscherteams nun den Nobelpreis für Physik.
Unbekannter Faktor als Beschleuniger
Dieses ließ sich allein auf Basis der sichtbaren Materie- und Energieverteilung nicht erklären. Es musste einen weiteren, bisher unbekannten Faktor geben, der die Ausdehnung des Kosmos zunehmend beschleunigt. Sie musste die Schwerkraft der „normalen Materie“ ausgleichen und sogar übertreffen. Denn letztere würde sonst alle Objekte im Universum einander ungehindert anziehen lassen und so jedes Auseinanderdriften ausbremsen. Albert Einstein, dem bereits aufgefallen war, dass es etwas geben musste, das der Schwerkraft entgegen wirkt, führte dafür die sogenannte kosmologische Konstante ein, deren Natur er aber nicht erklären konnte.
Heute geht man davon aus, dass Dunkle Energie rund 70 Prozent des Universums ausfüllt und dass diese exotische Form der Energie als Beschleuniger für die kosmische Expansion wirkt. Ob es diese Dunkle Energie wirklich gibt, lässt sich bisher nicht direkt beweisen. Und auch ihre genauen Eigenschaften sind noch rätselhaft. Dass es aber eine unbekannte Komponente im Kosmos geben musste, enthüllten erst die Funde der drei jetzt ausgezeichneten Forscher.
(Nobel Foundation, 04.10.2011 – NPO)
