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Umstrittene Theorie: Schwebt die Erde in einzigartiger Leere?

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Leben die Menschen an einer ganz besonderen Stelle im Universum? Diese umstrittene Theorie wollen Physiker jetzt prüfen: Die immer schnellere Ausdehnung des Alls könnte nur eine Illusion sein, die Dunkle Energie existierte gar nicht - und die Erde befände sich in einer Region gähnender Leere.

Die finstere Hölle, eine bedrohliche Unterwelt - je düsterer ein Szenario, umso größere Ängste kann es auslösen. Die Inquisition wusste dies auszunutzen, als sie im Mittelalter Jagd auf Ketzer und Hexen machte. Doch nicht nur religiöse Eiferer, auch aufgeklärte Wissenschaftler müssen manchmal das Große, Dunkle und Unbekannte bemühen, um ihre Ideen glaubhaft unters Volk zu bringen.

Die Dunkle Energie ist ein solcher Kunstgriff. Sie soll immerhin 70 Prozent der Masse des Universums ausmachen - doch bisher weiß man so gut wie nichts über ihre Beschaffenheit. Wie sieht sie aus? Kann man sie messen? Präzise Antworten kann die Physik bis dato nicht geben. Das gilt genauso für die Dunkle Materie, die nach den gängigen Modellen 25 Prozent des Universums ausmacht und es wie ein Netz durchziehen soll. Nur fünf Prozent des Alls bestehen demnach aus der uns vertrauten Materie.

Forscher begründen die Existenz der mysteriösen Dunklen Energie und Materie mit ihrer gewaltigen Gravitationskraft. Ohne sie könnte man nicht erklären, warum das Universum seit dem Urknall immer schneller expandiert oder warum rotierende Galaxien nicht von der Fliehkraft auseinandergerissen werden.

Doch es gibt auch Physiker, die bezweifeln, ob es die rätselhafte Dunkle Energie überhaupt gibt. Timothy Clifton von der University of Oxford gehört zu ihnen. Gemeinsam mit zwei Forscherkollegen rechnet er jetzt im Fachblatt "Physical Review Letters" vor, wie man durch systematische Beobachtung von Supernovae herausfinden könnte, ob die Dunkle Energie wirklich die beste Erklärung für die beobachtete Expansion des Universums ist.

"Je mehr Supernovae wir beobachten, umso besser", sagt Clifton im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Zwar habe man bis heute rund 200 Supernovae untersucht. Doch erst mit Teleskopen der nächsten Generation könne man noch weiter entfernte Sternenexplosionen beobachten, die für präzisere Aussagen über den Verlauf der Universumsexpansion nötig seien.

Leben wir in einer untypischen Nachbarschaft?

Anstatt mit Dunkler Energie erklärt Clifton die bizarren Beobachtungen der Astrophysiker mit einer ungleichen Verteilung der Massen im Universum. Die Erde und das Sonnensystem befinden sich demnach an einem ganz besonderen Ort: An einer Stelle außergewöhnlicher Leere mit besonders geringer Materiedichte. Solche extremen Räume gibt es tatsächlich: Vor einem Jahr wurde eine gigantische Leere im Kosmos mit einem Durchmesser von fast einer Milliarde Lichtjahren entdeckt.

Nach der Theorie Cliftons ist die Dunkle Energie nichts als eine Illusion. Damit wäre auch das sogenannte kopernikanische Prinzip falsch. Es besagt, dass die Erde eine völlig durchschnittliche Stellung im Kosmos einnimmt. Diese Annahme - verbunden mit der Erkenntnis, dass die Erde um die Sonne kreist und nicht umgekehrt - kam vor rund 500 Jahren einer Revolution gleich, gegen die vor allem die katholische Kirche ankämpfte und die zu einem Fixpunkt im geistigen Koordinatensystem der Moderne wurde.

Ein Modell des Universums ohne Dunkle Energie sei "im Prinzip möglich", sagt Simon White vom Max-Planck-Institut für Astrophysik Garching. Die Rotverschiebung von Supernovae könne man statt mit der Dunklen Energie auch mit einem heterogenen Universum erklären. "Dieser Ansatz ist nicht neu", erklärt White im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Er könne aber nur funktionieren, "wenn unsere Nachbarschaft nicht typisch fürs Universum wäre".

Um das kopernikanische Prinzip zu überprüfen, wollen Clifton und seine Kollegen Supernovae vom Typ Ia systematisch untersuchen. Bei diesen Sternenexplosionen saugen Weiße Zwerge, Sterne etwa von der Masse der Sonne, Materie von Begleitern ab. Irgendwann werden sie dadurch instabil und explodieren als Supernova. Derartige Explosionen vom Typ Ia verlaufen immer sehr ähnlich ab, weshalb sie sich besonders gut für Vergleiche eignen. Die Rotverschiebung bei sechs bis acht Milliarden Lichtjahren entfernten Supernovae hat gezeigt, dass sich der Kosmos anfangs langsamer ausgedehnt hat als heute.

Das Rätsel der Dunklen Materie bleibt

Physiker wollen mit noch leistungsstärkeren Teleskopen aber noch weiter zurück in die Vergangenheit schauen und ältere Supernovae analysieren. "Die Expansionsgeschwindigkeiten werden zeigen, welches der Modelle zutrifft", sagt Clifton.

Sein Münchner Kollege White ist dagegen überzeugt, dass die Dunkle Energie existiert - nicht nur weil Forscher erst kürzlich neue Indizien gefunden haben. White verweist auf die besonderen Eigenschaften der kosmischen Hintergrundstrahlung: "Um ihre Fluktuationen erklären zu können, braucht man die Dunkle Energie." In der Arbeit von Cliftons Team finde man aber nichts darüber.

Clifton wiederum kennt natürlich das Phänomen der fluktuierenden Hintergrundstrahlung. Seiner Meinung nach könnte es sich unter Umständen aber auch mit dem Modell eines heterogenen Universums erklären lassen. "Das ist möglich, aber wir haben das noch nicht genauer untersucht."

Ganz ohne Mysterien kommt übrigens auch Clifton nicht aus. In dem von ihm favorisierten Modell gibt es zwar keine Dunkle Energie, aber immerhin noch die Dunkle Materie. Wie also auch immer die Messungen der Supernovae vom Typ Ia ausgehen, das Universum wird vorerst rätselhaft bleiben.

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