Über die dunkle Materie und die Gründe, weswegen wir wissen, dass sie existiert obwohl wir sie nicht sehen können, habe ich vor einiger Zeit schonmal geschrieben.
Aber die dunkle Materie ist nicht das einzige dunkle im Universum. Seit 1998 wissen wir auch von der dunklen Energie. Und die ist mindestens so interessant und geheimnisvoll wie die dunkle Materie.
Keine Erfindung
Viele Leute meinen ja fälschlicherweise, dunkle Materie und dunkle Energie wären nur irgendwas, was sich die Astronomen ausgedacht hätten um “ihre Theorien zu retten”. Das stimmt natürlich nicht – in der Wissenschaft denkt man sich nicht so einfach mal eben irgendwas aus. Auch nicht die dunkle Energie.
Genauso wie die dunkle Materie hat man ihre Existenz aus Beobachtungen gefolgert. Im Frühling 1998 waren Forscher unter der Führung des Australiers Brian Schmidt damit beschäftigt, Beobachtungsdaten von Supernovae zu analysieren.
Der Überrest einer Supernova (N63A) in der großen magellanschen Wolke (Bild: Hubblesite)
Eine Supernova ist eine gewaltige Explosion, die dann stattfindet, wenn ein großer Stern über keinen Brennstoff mehr verfügt und sein Leben explosiv beendet. Es gibt aber auch noch einen andere Art der Supernova: dabei kreist ein weißer Zwerg um einen anderen Stern.
Ein weißer Zwerg ist ebenfalls ein Stern, der sein Leben schon hinter sich hat. Er war allerdings klein genug, um einer großen Explosion zu entgehen. Der sterbende Stern hat Schicht um Schicht seiner Atmosphäre verloren bis nur mehr ein etwa erdgroßer Kern übrig geblieben ist. Wenn so ein Zwerg nun aber einen großen Stern umkreist, kann er von dort durch gravitative Wechselwirkung Material einsammeln und wieder wachsen. Irgendwann ist er groß genug geworden, so dass wieder Kernfusion einsetzen kann. Der weiße Zwerg wird kurzfristig reanimiert und beginnt wieder zu strahlen.
So ein Ereignis nennt man eine “Supernova vom Typ Ia” und sie sind sehr wichtig für die Kosmologie. Alle diese Explosionen verlaufen auf die gleiche Art und Weise – die Helligkeit der Supernovae ist also am Ort des Geschehens immer gleich groß. Wenn wir auf der Erde also zwei Supernovae vom Typ Ia beobachten; einmal sehr hell und einmal schwächer, dann wissen wir, dass die schwächere Supernova weiter entfernt sein muss
Mit der Beobachtung von Typ Ia-Supernovae lassen sich also Entfernungen im Kosmos bestimmen – und da die Explosionen sehr hell sind, können so auch weit entfernte Gebiete vermessen werden.
Zerlegt man das Licht, das von einer Supernova kommt, in seine einzelnen Bestandteile (“Spektroskopie“), dann kann man daraus noch weitere Informationen gewinnen. Je nachdem wie schnell sich eine Lichtquelle bewegt, verändert sich ihr Spektrum. Man kann also nicht nur feststellen, wie weit entfernt eine Supernova ist – man kann auch bestimmen, wie schnell sie sich von uns fort bzw. auf uns zu bewegt!
Seit der Forschung von Edwin Hubble wissen wir, dass sich das Universum ausdehnt: alles bewegt sich von allem fort. Diese Expansion hat vor 13,7 Milliarden Jahren beim Urknall begonnen und dauert heute noch an. Früher dachte man, dass die Expansion im Laufe der Zeit immer langsamer werden müsste. Denn auch wenn die Ausdehnung des Universums alles auseinandertreibt, sollte die Gravitationskraft irgendwann dafür sorgen, dass die Ausdehnung gebremst wird.
Genau das wollten die Forscher um Brian Schmidt genauer untersuchen. Man wollte feststellen, wie stark die gegenseitige Anziehung der Materie die Ausdehnung des Universums abbremst.
Es wird immer schneller
Die Ergebnisse der Astronomen waren allerdings verblüffend. Die Messungen an den Supernovae zeigte, dass sich die Ausdehnung nicht verlangsamt hat – sondern das das Universum immer schneller expandiert!
Die Rate, mit der sich das Universum ausdehnt, wird normalerweise mit der Hubble-Konstante beschrieben. Wenn das Universum sich aber heute schneller ausdehnt als in der Vergangenheit, dann kann die Hubble-Konstante gar nicht konstant sein! Das war wirklich eine dramatische Entdeckung.
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