Das Universum ist flach und voller "Dunkler Energie"

25. November 2010, 15:48
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Geometrisches Verfahren zweier französischer Wissenschafter bestätigt Standardmodelle der Kosmologie

In den späten 1990er Jahren stellten Astronomen fest, dass sich die Ausdehnung des Universums beschleunigt. Aus irgendeinem Grund scheint eine mysteriöse Kraft den Kosmos gegen die Gravitation, die das All in seiner Expansion eigentlich verlangsamen sollte, immer schneller auseinander zu treiben. Die Wissenschafter bezeichneten diese Kraft als "Dunkle Energie", damit das Kind wenigstens einen Namen hat.

Auch wenn den Kosmologen nach wie vor ein tieferes Verständnis für diese "Dunkle Energie" fehlt, dürfte es sie tatsächlich geben, das wurde durch unterschiedliche Messungen in der Vergangenheit gezeigt. Nun haben zwei französische Wissenschafter unabhängig von bisherigen Untersuchungen einen neuerlichen Hinweis auf die Existenz dieser Kraft geliefert. Die Forscher nahmen Paare von weit entfernt liegenden Galaxien genauer unter die Lupe und haben dabei Einflüsse kosmologischer Parameter auf das Erscheinungsbild dieser Galaxien festgestellt.

Rotverschiebung im expanierenden Universum

Damit die genaue Position einer Galaxie im Weltall festgestellt werden kann, ist ein ziemlicher Aufwand nötigt, denn eindeutige "Landmarks", um sich daran zu orientieren, gibt es nicht. Astronomen stellen dafür das Ausmaß der sogenannten Rotverschiebung der von dem jeweiligen Objekt ausgesandten Strahlung fest. Die Rotverschiebung wiederum resultiert aus der Ausdehnung des Kosmos'. Daraus folgt: Je weiter eine Galaxie von der Erde entfernt ist, umso mehr ist das Spektrum ihrer Strahlung in Richtung rot verschoben.

Die Rekonstruktion des Aufenthaltsortes der Galaxie erfolgt schließlich über einige Annahmen über die dazwischen liegende Raumbeschaffenheit. Die Krümmung des Raumes spielt deshalb eine Rolle, weil dies die Regeln der Geometrie wesentlich beeinflusst: in einem positiv gekrümmten Kosmos (etwa wie eine Kugeloberfläche) beläuft sich die Summe der Innenwinkel eines hypothetischen Dreiecks im Raum auf über 180 Grad, bei einem negativ gekrümmten Raum ist sie weniger als 180 Grad. Nur in einem "flachen" Universum gelten die Regeln der klassischen Geometrie.

Ungekrümmter Raum

Nun haben die beiden französischen Kosmologen Christian Marinoni und Adeline Buzzi vom Centre de Physique Théorique der Université de Provence in Marseille bei der Untersuchung der Rotverschiebung und der Orientierung von Galaxienpaaren festgestellt, dass das Universum tatsächlich erstens flach sein muss und zweitens die "Dunkle Energie" einen wesentlichen Einfluss im Universum hat. Die Grundannahme der beiden Forscher war, dass die Orientierung zweier Galaxien rein zufällig ist und keine bevorzugte Richtung aufweist. Damit diese Zufälligkeit in der Orientierung mit ihren tatsächlichen Beobachtungen auch in Einklang zu bringen ist, errechneten die Kosmologen, dass das All keine Krümmung aufweisen kann, wie sie im Fachblatt Nature darlegen.

Einsteins Eselei

Darüber hinaus passt die Annahme der zufällig verteilten Ausrichtung nur, wenn "Dunkle Energie" etwa drei Viertel des gesamten Masse-Energie-Inhalts des Universums ausmacht. Die Ergebnisse der beiden Wissenschafter weisen demnach darauf hin, dass die Energiedichte des Weltalls etwa bei jenem Wert liegt, bei dem sich die Raumzeit weder in sich selbst krümmt noch nach außen entfaltet. Die Ergebnisse der Untersuchungen decken sich übrigens mit Albert Einsteins kosmologischer Konstante, von der der Physiker meinte, sie sei seine größte Eselei gewesen - vielleicht war sie also doch ein Geniestreich... (red)

  • Die Orientierung eines Galaxien-Paares im Raum, die der Annahme gemäß zufällig sein sollte, gibt Hinweise auf die Existenz von "Dunkler Energie" und den flachen Charakter des Universums.
    foto: nasa, esa, the hubble heritage (stsci/aura)-esa/hubble collaboration, and a evans (university of virginia, charlottesville/nrao/stony brook university)

    Die Orientierung eines Galaxien-Paares im Raum, die der Annahme gemäß zufällig sein sollte, gibt Hinweise auf die Existenz von "Dunkler Energie" und den flachen Charakter des Universums.

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