Risse in der Raum-Zeit sorgen für Ausdehnung des Universums

Der Weltraum – Unendliche Weiten. Doch wie ist die in beschleunigtem Maße zunehmende Ausdehnung des Universums zu erklären? Seit fast einem Jahrhundert versuchen Forscher diesem Phänomen auf die Spur zu kommen. Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat dazu jetzt eine neue Theorie vorgelegt. Danach sind Risse im Raum-Zeit-Gefüge für die Expansion verantwortlich.

{1l}

„Das Universum ist statisch. Es dehnt sich weder aus noch zieht es sich zusammen“, war die anfängliche Behauptung von Albert Einstein und seinen Zeitgenossen. Doch dann belehrte ihn seine eigene Relativitätstheorie eines Besseren. Gemäß den von ihm postulierten physikalischen Gesetz muss das Universum in seiner Größe zu- oder abnehmen. Er fügte seiner Theorie eine „kosmologische Konstante“ hinzu, die das Universum veranlasst, sich immer schneller auszudehnen.

Den Beweis, dass sich das Universum tatsächlich ausdehnt, lieferte Edwin Hubble im Jahre 1929. Einstein zog daraufhin überraschenderweise seine Theorie über die Konstante zurück und nannte sie „den größten Irrtum seines Lebens“. Erst gegen Ende des vorigen Jahrhunderts nahmen Physiker die Theorie wieder auf und ersetzten die kosmologische Konstante durch den Begriff „Dunkle Energie“. Damit umschrieben sie eine Raummasse, die etwa 70 Prozent des Universums einnimmt.

„Die Hypothese mit der Dunklen Energie ist zwar faszinierend“, erklärt Antonio Riotto vom Institut für Nuklearphysik in Padua, „aber sie stellt auch ein gewaltiges Problem dar. Keines unserer theoretischen Modelle ist in der Lage, die ungeheure Menge dieser mysteriösen Dunklen Energie zu erklären. Wäre sie in der Menge vorhanden, wie unsere Berechnungen ergeben haben, hätte sich das Universum so rasant ausdehnen müssen, dass die Existenz unseres Kosmos, so wie wir ihn kennen unmöglich wäre.“

Inflations-Theorie liefert Erklärung für die Ausdehnung

Die erforderliche Menge an Dunkler Energie mit den geltenden Naturgesetzen zu vereinen hat Physiker zu den exotischsten Theorien verleitet. Ein Forscherteam aus den USA, Kanada und Italien hat nun eine neue Theorie präsentiert. Sie verglichen die Umstände, die zur gegenwärtigen beschleunigten Ausdehnung führen mit denen, die nach der Geburt des Universums herrschten.

„Unsere Lösung beruht auf der so genannten Inflations-Theorie, die bereits 1981 postuliert wurde“, erklärt Riotto. „Danach hat sich das Universum im Bruchteil einer Sekunde nach dem Urknall unglaublich schnell ausgedehnt. Das erklärt, warum unser Universum so einheitlich zu sein scheint.“ Physikalische Messungen haben erst kürzlich die Theorie bestätigt, dass sich das Universum gewissermaßen aufbläst.

Die Forscher glauben, dass während der frühen Ausdehnungsphase winzige Risse im Raum-Zeit-Gefüge entstanden sind, wie Einsteins Relativitätstheorie vorausgesagt hat. Diese Risse sind während der weiteren Ausdehnung angewachsen und erstrecken sich heute weit über unseren kosmischen Horizont hinaus. Das ist eine unvorstellbare Entfernung von über 15 Milliarden Lichtjahren, weiter als unser menschliches Auge mithilfe feinster optischer Technik blicken kann. Die Forscher nehmen an, dass die beschleunigte Ausdehnung mit der Entwicklung dieser Risse zusammenhängt.

(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), 21.03.2005 – PJÖ)