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KOSMOLOGIE
Gravitationswellen statt Dunkler Energie?
von Rainer Kayser
17. März 2005

Dunkle Energie, da sind sich die meisten Astronomen einig, ist einfach nötig, um die beobachtete beschleunigte Expansion des Kosmos zu erklären. Allerdings hat niemand eine konkrete Idee, was die Dunkle Energie eigentlich ist und warum es sie überhaupt gibt. Jetzt versuchte ein Team von Physikern die Beobachtungen ohne Dunkle Energie zu erklären und hatte Erfolg: Statt der mysteriösen Energie setzen sie auf gewaltige Gravitationswellen, die während der Inflationsphase des Universums entstanden sind. 

HUDF

Was bestimmt das Verhalten des Universums: Dunkle Energie oder Gravitationswellen? Foto: NASA / ESA / S. Beckwith und das HUDF-Team [mehr über das Foto]

Vor sieben Jahren entdeckten die Astronomen zu ihrer Verblüffung, dass sich die Expansion unseres Universums beschleunigt. Eine geheimnisvolle "Dunkle Energie" soll, so lautet seither die These, diese beschleunigte Expansion antreiben. Nun jedoch präsentiert ein Team italienischer und amerikanischer Forscher eine Erklärung für die Beschleunigung, die ohne Dunkle Energie auskommt: Es handele sich um vom Urknall hinterlassene wellenförmige Verwerfungen des Raumes, die größer sind als der sichtbare Kosmos.

Eigentlich sollte die Anziehungskraft der Materie der kosmischen Expansion entgegenwirken und diese mit der Zeit abbremsen. Es war daher ein Schock für die Kosmologen, als die Vermessungen von explodierenden Sternen in fernen Galaxien 1998 zeigten, dass sich die Expansion des Universums ganz im Gegenteil beschleunigt. Die Dunkle Energie macht, so berechneten die Forscher, 70 Prozent des gesamten Masse- und Energieinhalts unseres Kosmos aus. Nicht alle Astronomen haben freilich ein gutes Gefühl dabei, dass der Kosmos überwiegend aus einer völlig unbekannten, unsichtbaren und unerklärlichen Substanz bestehen soll.

"Die Hypothese der Dunklen Energie ist faszinierend", meint Antonio Riotto vom Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Padua, "aber sie hat ein ernstes Problem: Es gibt kein theoretisches Model, um sie zu erklären." Riotto und seine Kollegen haben deshalb nach einer Erklärung für die beschleunigte Expansion gesucht, die ohne unerklärliche Zutaten auskommt - und sie wurden fündig.

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Unmittelbar nach dem Urknall hat das Universum nach heutigen Erkenntnissen eine so genannte "inflationäre Phase" durchlaufen, bei der es sich in Sekundenbruchteilen gewaltig aufgebläht hat. Die Theorie sagt vorher, dass in dieser Phase Gravitationswellen entstanden sind, wellenförmige Verzerrungen des Raumes. Die Inflation hat auch diese Wellen aufgebläht - sie sind heute größer als das beobachtbare Universum, das einen Durchmesser von etwa 30 Milliarden Lichtjahren hat.

Die Wellen sind deshalb zwar nicht mehr beobachtbar, doch sie beeinflussen weiterhin die Entwicklung des Kosmos, zeigen die Berechnungen von Riotto und seinem Team: Die Wellen können zu langfristigen Schwankungen der Expansionsgeschwindigkeit im "lokalen" Kosmos führen. Ein weiterer Vorteil der neuen Theorie ist, dass sie überprüfbare Konsequenzen hat: Die Gravitationswellen sollten Spuren in der kosmischen Hintergrundstrahlung, dem "Echo des Urknalls", hinterlassen haben. Der europäische Satellit Planck, der 2007 starten soll, könnte diese Spuren finden.

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