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Dunkle Energie schafft Distanz: Nur so lässt sich das Universum erkunden

Ein großes Rätsel im Universum ist immer noch die Dunkle Energie.
Ein großes Rätsel im Universum ist immer noch die Dunkle Energie.
Foto: iStock.com/IgorGeiger
Mit dem Urknall begann sich auch das Universum auszudehnen. Zunächst verlief alles, wie Forscher es vorhersagen würden. Doch dann wurde die Dunkle Energie entdeckt.

7,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall geschah mit unserem Universum genau das, was Astronomen vorhersagen würden. Es begann sich schnell auszudehnen. Faktoren wie Gravitationseinfluss der Materie und Energie verlangsamten diesen Prozess. Doch vor etwa fünf Milliarden Jahren passierte etwas Unerwartetes. Ausdehnung und Gravitation schienen sich nicht zu ergänzen. Stattdessen tauche ein neuer Effekt auf: Die Dunkle Energie. Dies scheint das Schicksal unseres Universums in beunruhigende Bahnen zu lenken.

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Dunkle Energie im Universum entdeckt: Das bedeutet es für uns

Das Phänomen der Dunklen Energie wurde erstmals in den 1990er Jahren entdeckt. Mittlerweile gibt es zahlreiche Beweise für ihre Existenz. So lassen sich weit entfernte Objekte im Universum nicht in ihrem aktuellen Zustand sehen. Es wird dafür eine Kombination aus zwei Effekten beobachtet:

  1. Wir sehen das Licht, ohne das von der Quelle absorbierte Licht wahrzunehmen.
  2. Wir sehen das Licht so, wie es unter der Bewegung von Objekten im Universum zu uns gelangt.

Letzteres besagt, dass wenn wir Masse, Gravitation, Bewegung, Emission und Absorption verstehen, dann können wir sagen, wie sich das Universum ausgedehnt hat. Dies erfolgt, indem wir unterschiedliche Entfernungen durch die Lichtlaufzeit für unser Auge messen. Doch dann stieß man auf die Dunkle Energie.

Wie kam es zur Entdeckung der Dunklen Energie?

In den letzten 6 Milliarden Jahren dehnte sich das Universum mit einer anderen Geschwindigkeit aus. Dies widersprach dem, was Formen von Materie und Strahlung, inklusive der Dunklen Materie, ergeben müsste. Daraus ergaben sich folgende Erklärungen:

  1. Es gibt eine zusätzliche Komponente im Universum, die dafür verantwortlich ist, namens Dunkle Energie.
  2. Das Universum gehorcht einem anderen Gesetz der Schwerkraft.

Beide Erklärungen würden das, was Forscher beobachten, erklären. In einem großen Maßstab gesehen, fällt aber die Erklärung der Gravitation weg. Daher greift die Theorie der Dunklen Energie eher.

Dunkle Energie schafft Distanz

Aufgrund der Existenz der Dunklen Energie können wir sagen, dass jede Galaxie in unserer lokalen Gruppe, einschließlich der Milchstraße, Andromeda, der Triangulum-Galaxie, die beiden Magellanschen Wolken und etwa 60 weitere Zwerggalaxien, miteinander verbunden sind. Doch bei weit entfernteren Regionen im Universum, verhält es sich durch die Dunkle Energie anders. Sie werden nur von Objekten in der Nähe angezogen. Doch durch die Ausdehnung des Universums werden sie zeitgleich nach Außen gedrängt. Mit der Zeit scheint dies immer schneller zu erfolgen.

Dass sich dies Beschleunigt ist auf die Dunkle Energie zurückzuführen. Diese Regionen werden jenseits einer bestimmten Entfernung von derzeit etwa 18 Milliarden Lichtjahren gedrängt. Damit sind sie für unsere lokale Gruppe unerreichbar. Das bedeutet, dass für uns momentan 94 Prozent des gegenwärtig beobachtbaren Universums dank der Dunklen Energie nicht erreichbar sind. Sie bleiben auch so lange unerreichbar, solange diese Faktoren weiterhin zutreffen:

  • Unser Bewegung durch den Raum ist durch die Lichtgeschwindigkeit und durch Einsteins Relativitätstheorie begrenzt.
  • Die Dunkle Energie steht im Einklang mit der kosmischen Konstanten, eine Form konstanter Energie, die dem Raumgefüge innewohnt.

So ließe sich die Distanz im Universum überbrücken

Dafür gibt es drei (theoretische) Optionen, die uns unterbreiten, wie wir mit der Dunklen Energie umgehen können:

  1. Dunkle Energie entwickelt sich mit der Zeit: Die Verfügbarkeit von Dunkler Energie ist mal stärker und mal schwächer. Wenn sie so schwach wird, dass sich ihre Aktionen umkehren, könnten Objekte auch wieder näher an unsere lokale Gruppe rücken.
  2. Kosmische Abkürzungen entdecken: Der Alcubierre-Antrieb könnte den Transport im Universum beschleunigen. Einsteins Relativitätstheorie macht es zudem möglich, das Raumgefüge zu falten und zu verzerren. So ließe sich vielleicht eine Abkürzung finden.
  3. Dunkle Energie könnte zerfallen: Wir wissen nicht, wie sich Dunkle Energie in der Zukunft verhält. Dunkle Energie könnte verschwinden oder sich umwandeln.

Wie der Physiker Ethan Siegel in seinem Artikel von Forbes erklärt, kann es in der Wissenschaft immer vorkommen, dass das aktuelle Verständnis der Forscher nicht stimmt oder widerlegt wird. Zwar stützen sich Theorien auf Daten und Beweisen, doch es können immer wieder neue Informationen hinzukommen. Doch solange Dunkle Energie existiert, liegen viele Orte des beobachtbaren Universums außerhalb unserer Reichweite.

Es kommt nicht selten vor, dass an der Existenz der Dunklen Energie gezweifelt wird. Über die Struktur des Universums gibt es auch schon einige überraschende Erkenntnisse.