Bringt die Schwerkraft die kosmische Expanion irgendwann zum Stillstand - und stürzt der Kosmos dann wieder in sich zusammen?
Die Idee könnte von George Lucas, dem Erfinder von „Star Wars“, stammen: Dunkle Mächte beherrschen unser Universum. Alles, was wir mit unseren Sinnen erfassen, die uns vertraute Welt – von Lebewesen über Planeten bis hin zu Sternen und Galaxien – machen gerade einmal fünf Prozent des Universums aus. All das sind nicht mehr als Schaumkronen auf einem kosmischen Meer aus Dunkler Materie und Dunkler Energie. Und während die Dunkle Materie den Kosmos zusammenhält, treibt die Dunkle Energie ihn auseinander.
Noch wissen die Forscher nicht, welche der beiden Mächte einst die Oberhand gewinnt – doch mit einem gewaltigen Forschungsprojekt sind sie der Zukunft des Universums auf der Spur: DESI, das „Dark Energy Spectroscopic Instrument“, lieferte – wenn auch noch schwache – Hinweise darauf, dass die Dunkle Energie an Kraft verliert.
Die Geschichte der Dunklen Energie beginnt bereits im Jahr 1917. Albert Einstein hatte gerade seine Allgemeine Relativitätstheorie entwickelt und auf das Universum angewendet. Allerdings nicht so erfolgreich, wie er gehofft hatte: In seiner Theorie dehnte sich der Kosmos stets entweder aus oder er zog sich zusammen. Zu jener Zeit galt es jedoch als selbstverständlich, dass das Universum unveränderlich wäre. So führte Einstein eine zusätzliche Größe in seine Theorie eine, die „Kosmologische Konstante“, eine dem Weltraum innewohnende Energie, die den Kosmos stabilisieren sollte.
Doch der Kosmos ist nicht unveränderlich, wie sich schon wenige Jahre später zeigte: Je weiter Galaxien von uns entfernt sind, mit desto größerer Geschwindigkeit scheinen sie sich von uns fortzubewegen. Tatsächlich bewegen sich die Galaxien jedoch nicht, sondern es ist der Weltraum, der sich ausdehnt – so, wie es die Allgemeine Relativitätstheorie ursprünglich gezeigt hatte. Die Kosmologische Konstante schien also überflüssig und wurde von Einstein als „größte Eselei“ seines Lebens bezeichnet. Zu früh, wie sich jedoch erst lange nach dem Tod des berühmten Physiker zeigen sollte: In den 1990er Jahre erlebte die Kosmologische Konstante als Dunkle Energie ihre Renaissance.
Doch zunächst mussten nicht nur die Wissenschaftler, sondern auch die Öffentlichkeit sich an das neue Weltbild gewöhnen. Verfolgt man die Expansion de Kosmos rückwärts, so kommt man unweigerlich auf einen extrem dichten und heißen Anfangszustand. Eine solche Erschaffung des Kosmos erschien manchem Forscher eher religiös als wissenschaftlich. Spöttisch bezeichnete etwa der britische Astrophysiker Fred Hoyle diesen Urzustand als „Big Bang“, als großen Knall – woraus dann auf Deutsch treffender der „Urknall“ wurde.
Dieser Urknall fand, wie genaue moderne Messungen zeigen, vor 13,8 Milliarden Jahren statt. Aber was hat den Urknall ausgelöst? Gab es überhaupt ein „vorher“? Das sind Fragen, die bis heute nicht beantwortet und immer noch Gegenstand der modernen Forschung sind.
Zunächst plagte die Astronomen jedoch noch ein anderes Problem: Alle von den Himmelsforschern untersuchten Galaxien drehen sich viel zu schnell. Und in Galaxienhaufen, Ansammlungen aus Hunderten oder gar Tausenden von Galaxien, bewegen sich die Galaxien überdies mit viel zu hoher Geschwindigkeit. Allein die Schwerkraft der sichtbaren Materie kann weder Galaxien noch Galaxienhaufen zusammenhalten – sie müssten auseinanderfliegen.
Es muss also einen zusätzlichen Stoff geben, „Dunkle Materie“ getauft, der mit seiner Anziehungskraft für Stabilität sorgt. Und nicht wenig davon: gut fünf Mal so viel wie gewöhnliche Materie. Die Forscher vermuten, dass es sich bei der Dunklen Materie um bislang unbekannte Elementarteilchen handelt. Zwar bieten physikalische Theorien viel Spielraum für die Existenz solcher Teilchen, bislang verlief die Suche nach ihnen jedoch erfolglos.
Bildquelle: DESI collaboration
