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.
Irgendwas, irgendeine bisher unbekannte Energie sorgt also anscheinend dafür, dass sich die Ausdehnung des Universums nicht verlangsamt. Die Wissenschaftler konnten sogar Abschätzen, wieviel von dieser Energie vorhanden sein musste: sie sollte 70% des Universums ausmachen!
Das war schon eine gewagte Behauptung: das Universum besteht größtenteils aus etwas, das wir bisher nicht kannten. So unwahrscheinlich das auch klingen mochte – unabhängige Experimente bestätigten die Behauptung.
Ebenfalls 1998 wurden die Daten der BOOMERanG (“Ballon Observations Of Millimeter Extragalactic Radiation and Geophysics“) und MAXIMA (“Millimeter Anisotropy eXperiment IMaging Array“) Beobachtungen ausgewertet. Dabei handelte es sich um Teleskope, die an einem Ballon bis in die oberen Schichten der Atmopshäre gebracht wurden und dort dann ungestört die kosmische Hintergrundstrahlung und vor allem deren Variationen beobachten konnten.
Das BOOMERanG-Teleskop und sein Ballon (Bild)
Die kosmische Hintergrundstrahlung stellt die früheste Strahlung da, die wir beobachten können. Sie stammt aus einer Zeit, als der Urknall gerade mal knapp 400000 Jahre vorbei war. Aus der Analyse dieser Strahlung kann man herausfinden, wie damals die Masse im Universum verteilt gewesen sein muss. Ein Ergebnis von BOOMERanG und MAXIMA war die Erkenntnis, dass unser Universum flach sein muss.
“Flach” heisst hier, dass es sich euklidisch beschreiben lässt und nicht mit hyperbolischer oder elliptischen Geometrie. Zur Veranschaulichung kann man sich den Raum als zweidimensionale Fläche denken, so wie ein Stück Papier. Liegt das Stück Papier flach auf dem Boden, wird es durch die euklidische Geometrie beschrieben: Ein Dreieck hat eine Winkelsumme von 180 Grad, zwei parallele Linien schneiden sich nie – usw. Wird die Fläche aber um eine Kugel gewickelt, muss man eine elliptische Geometrie verwenden, in der Dreicke eine Winkelsumme von mehr als 180 Grad haben und sich parallele Linien schneiden können. Eine hyperbolische Geometrie würde eine sg. Sattelfläche entsprechen; einer Fläche mit negativer Krümmung.
Wie genau nun der Raum in unserem Universum gekrümmt ist und ob seine Geometrie flach, elliptisch oder hyperbolisch ist, hängt von der gesamten Masse ab, die sich in ihm befindet. Die beiden Ballon-Missionen haben gezeigt, dass der Raum flach ist – allerdings war dieses Ergebnis problematisch. Denn anscheinend war im Universum nicht genug Masse vorhanden um den Raum flach zu halten!
Aus astronomischen Beobachtungen konnte man den Anteil an “normaler” Materie abschätzen. Ebenso war bekannt, wieviel dunkle Materie sich in etwa im Universum befindet. Aber normale und dunkle Materie zusammen waren nicht ausreichend um ein flaches Universum zu erklären. Dazu brauchte man mehr. Und die Menge, die nötig war, um die Ergebnisse von BOOMERanG und MAXIMA zu erklären entsprach genau der Menge an Energie, die auch nötig war, um die beschleunigte Expansion des Universums zu erklären!
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