"Wir könnten dem Universum zusehen, wie es größer wird"

Interview17. April 2012, 17:45
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Die dunkle Energie im Kosmos ist mit derzeitigen Daten nicht zu fassen, sagt der Astronom Bruno Leibundgut

Über dieses Rätsel in der Physik und ein geplantes Superteleskop sprach mit ihm Lena Yadlapalli.

STANDARD: Unser Universum dehnt sich immer schneller aus – für die Entdeckung gab es 2011 den Physiknobelpreis. Sie waren Teil einer der zwei geehrten Arbeitsgruppen. Was wissen wir heute über die Ursache?

Bruno Leibundgut: Für die beschleunigte Expansion gab es 1998, als wir das entdeckt haben, nur Anzeichen. Wir sind darauf über die Beobachtung von Supernovae, also Sternenexplosionen, gekommen. Damals gab es viele Skeptiker. Wir haben seither unsere Messungen verbessert und mehr Sternenexplosionen beobachtet. Unser Ergebnis hat sich nicht verändert und ist heute solide. Den physikalischen Hintergrund kennen wir nach wie vor nicht.

STANDARD: Die meisten Physiker nehmen an, dass die sogenannte dunkle Energie das Universum aufbläht. Was könnte sich hinter dieser Energie verbergen?

Leibundgut: Es gibt mehrere Ideen. Einstein hat 1917 einen zusätzlichen Parameter, die sogenannte kosmologische Konstante, in die Relativitätstheorie eingeführt. Ein gewisser Wert dieser Konstante würde die beschleunigte Expansion sehr schön erklären. Doch Physiker haben sie sehr ungern, weil es momentan keine Erklärung dafür gibt. Außerdem gibt es den Vorschlag, dass es Teilchenfelder gibt, die wir noch nicht direkt beobachtet haben, aber die das Universum beschleunigen.

STANDARD: Welche Felder sind das?

Leibundgut: Sie werden Quintessenzfelder genannt. Ob dieser Ansatz wahr ist oder nicht, weiß man nicht. Wenn man die Quintessenzfelder in die Gleichungen der Relativitätstheorie hineinnimmt, müsste sich die Stärke der dunklen Energie zeitlich verändern. Wir müssen nun in unseren Experimenten die Daten so verfeinern, dass wir bestimmen können, ob ihr Zustand zeitlich konstant ist oder ob er sich verändert.

STANDARD: Welcher Ansatz scheint wahrscheinlicher?

Leibundgut: Von meiner Warte aus ist die einfachste Beschreibung die kosmologische Konstante. Das heißt nicht, dass sie wahr ist. Es könnte auch sein, dass die dunkle Energie ein Problem ist, das zu schwer zu verstehen ist. Darüber können wir in zehn bis 20 Jahren mehr sagen.

STANDARD: Was sagen Sternenexplosionen darüber aus?

Leibundgut: Das ist eine offene Frage. Es ist nicht klar, ob wir mit der Beobachtung von Supernovae die Genauigkeit erreichen werden, die benötigt wird. Doch es müssen fortan ohnehin verschiedene Beobachtungsmethoden kombiniert werden, um die dunkle Energie zu vermessen. Hier könnte der geplante europäische Satellit Euklid, der mit anderen Methoden arbeitet, helfen.

STANDARD: Die Supernovae vom Typ Ia gelten unter Astronomen als sehr zuverlässige Bezugspunkte.

Leibundgut: Doch sie sind, wie wir Astronomen sagen, keine " Standardkerzen": keine 60-Watt-Birnen, die jedes Mal mit 60 Watt leuchten. Sie variieren in der Helligkeit. Doch wenn wir die Form der Lichtkurve – wie die Supernova heller und wieder schwächer wird – messen, können wir die erhobene Helligkeit normieren und so gut die Entfernung der Supernova berechnen. Das empfangene Lichtspektrum zeigt über die Rotverschiebung, wie schnell sich das Universum zum Zeitpunkt der Explosion ausgedehnt hat.

STANDARD: Gleichzeitig ist es ein Blick in die Vergangenheit: Wie weit geht er?

Leibundgut: Wir können Supernovae heute bis zehn Milliarden Jahre zurück, das sind etwa 3,5 Milliarden Jahre nach dem Big Bang, messen und haben damit etwa 75 Prozent des sichtbaren Universums vermessen.

STANDARD: Was kann man dadurch über die Zukunft des Universums sagen?

Leibundgut: Wenn das Universum so ist, wie wir es uns derzeit erklären, dann ist es richtig, dass es sich ewig und beschleunigt ausdehnen wird. Wir werden immer weniger Galaxien sehen, Sterne werden langsam verglühen. Doch das sollte nicht die Sorge sein. Die Sonne wird in einer Milliarde Jahren so heiß werden, dass eher die Erderwärmung das Problem sein wird. Zudem gibt es die Theorie des "Big Rip": Demnach zerfällt das Universum in ferner Zukunft in seine Einzelteile; es besteht dann nur noch aus leerem Raum und Atomkernen.

STANDARD: Die Europäische Südsternwarte Eso feiert heuer ihr 50-jähriges Bestehen. Als ihr wissenschaftlicher Direktor, was sind Ihre nächsten Ziele?

Leibundgut: Die Einführung des VLT-8-Meter-Teleskops war ein großer Schritt für die Eso und hat Europa mit den USA konkurrenzfähig gemacht. Mit dem jüngst in Betrieb genommenen Alma-Teleskop wird der optische Infrarot-Wellenlängenbereich ergänzt. Damit haben wir den Astronomen das kalte Universum eröffnet: Das Teleskop kann Millimeter- und Submillimeterwellen messen und etwa kalten Sternenstaub festhalten. Das bietet komplementäre Informationen zu unseren Messungen der heißen Sterne. Der geplante Bau des European Extremely Large Telescope, kurz E-ELT, ist der nächste logische Schritt in der optischen Astronomie – von den 8- zu den 40-Meter-Teleskopen.

STANDARD: Steht die Finanzierung für seinen Bau?

Leibundgut: Hoffentlich bald. Trotz Krise sind die 14 Mitgliedsländer der Eso bereit, ihren Anteil zu zahlen. Ein zusätzlicher Beitrag soll von Brasilien kommen, das ein neues Eso-Mitglied werden will. Der Beitrittsvertrag muss noch vom Kongress ratifiziert werden.

STANDARD: Was könnte das neue Teleskop für die Forschung bringen?

Leibundgut: Wir können dann etwa die Supernova-Physik besser beobachten. Wir werden mit dem E-ELT die Rotverschiebung von Objekten live messen und so dem Universum zusehen können, wie es expandiert. Damit könnte man Fundamente der Gravitationstheorie überprüfen – also, ob Einstein recht hatte. Darüber hinaus werden wir die Entstehungsgeschichten von Sternen und Galaxien besser erheben und vielleicht auch Spuren von Lebensformen in den sogenannten Exoplaneten detektieren können: also sagen können, ob in der Atmosphäre von erdähnlichen Planeten, die um andere Sterne kreisen, Methan oder Ozon vorhanden ist. (Lena Yadlapalli, DER STANDARD, 18.4.2012)


Bruno Leibundgut studierte Physik und promovierte in Astronomie. Nach zwei Forschungsaufenthalten in den USA ging der Schweizer zur Europäischen Südsternwarte (Eso) in Garching bei München. Seit 2008 ist er deren wissenschaftlicher Leiter. Er hielt jüngst einen Vortrag bei der Jahrestagung der Österreichischen Gesellschaft für Astronomie und Astrophysik in Wien.

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