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DUNKLE ENERGIE
Drei deutsche Unis und das dunkle Universum
Redaktion / idw / Universität Heidelberg
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11. Juli 2006

Astronomen in Heidelberg, Bonn und München wollen in den kommenden Jahren gemeinsam versuchen, hinter das Geheimnis von Dunkler Materie und Dunkler Energie zu kommen. Die Kooperation wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen eines so genannten transregionalen Sonderforschungsbereich mit dem Thema "Das Dunkle Universum" unterstützt.

NGC 4526

Im äußeren Bereich der Spiralgalaxie NGC 4526 wurde 1994 eine Supernova vom Typ Ia beobachtet. Supernovae von diesem Typ haben den Astronomen verraten, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt - ein Effekt, den man auf die Dunkle Energie zurückführt. Foto: NASA, ESA, The Hubble Key Project Team und The High-Z Supernova Search Team

Die Entschlüsselung Dunkler Materie und Dunkler Energie, die gemeinsam mehr als 95 Prozent der Energiedichte unseres Universums ausmachen, ist ein wesentliches Ziel moderner theoretischer und experimenteller physikalischer Forschung. Aus einer Vielzahl von Messungen schließt man indirekt auf die Existenz Dunkler Materie. Sie trägt bis zu einem Viertel zur Energiedichte des Universums bei, aber man kennt ihre physikalische Natur und Zusammensetzung bisher nicht. Bekannt sind heute nur die etwa fünf Prozent von so genannter baryonischer Materie, die direkten Beobachtungen und Messungen zugänglich sind.

Der Hauptteil der Energiedichte des Universums besteht aus der gleichmäßig im Weltall verteilten Dunklen Energie. Aus Messungen des Lichts entfernter Sternexplosionen lässt sich folgern, dass unser Universum sich gegenwärtig beschleunigt ausdehnt. In der theoretischen Beschreibung sucht man die Ursache entweder in einer so genannten kosmologischen Konstanten in den Einsteinschen Feldgleichungen oder in einer zeitabhängigen Beschreibung. Die Antwort auf die Frage, ob die Dunkle Energie statischer oder dynamischer Natur ist, hat fundamentale Bedeutung für die Physik. Sie betrifft nicht nur die Grundlagen von Kosmologie und Astrophysik, sondern auch die der Teilchenphysik.

Der nunmehr bewilligte SFB-Transregio an den Universitäten Heidelberg, Bonn und München wird die dort bereits vorhandene Forschung über Dunkle Materie und Dunkle Energie aufgreifen, bündeln und weiterentwickeln. Vor allem wird auch die mögliche Wechselwirkung von Dunkler Materie - der mit hoher Wahrscheinlichkeit bisher unbekannte Elementarteilchen zuzuordnen sind - und Dunkler Energie zum Thema der Initiative. Von besonderer Bedeutung sind dabei neben den theoretischen Entwicklungen auch neue Messungen, mit denen sich beispielsweise der Anteil Dunkler Energie als Funktion der Zeit bestimmen lässt. Diese werden in die Arbeit des SFB einfließen. Auch die Möglichkeit eines gemeinsamen Ursprungs von Dunkler Materie und Dunkler Energie wird Gegenstand der Untersuchungen sein.

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Aus der Zusammenarbeit von Wissenschaftlern an drei deutschen Universitäten, die bisher schon auf Teilgebieten der vorgeschlagenen Initiative gearbeitet haben, ergibt sich die Chance zu einer international führenden Stellung auf dem in den kommenden Jahren weiter expandierenden Forschungsfeld Dunkler Materie und Dunkler Energie. Sie soll im Rahmen dieses Transregios in 15 Teilprojekten erarbeitet werden. Die Teilprojekte gliedern sich in drei Themenbereiche: Ursprung Dunkler Energie und Dunkler Materie, Zeitentwicklung Dunkler Energie sowie Zusammenhänge zwischen Dunkler Materie und Dunkler Energie.

Die Bedeutung dieses Forschungsgebietes wird auch dadurch deutlich, dass die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gleichzeitig an der Universität Hamburg einen neuen Sonderforschungsbereich zum verwandten Thema "Teilchen, Strings und frühes Universum: Struktur von Materie und Raum-Zeit" bewilligt hat. Es wird damit gerechnet, dass sich beide Sonderforschungsbereiche gegenseitig befruchten.

Die DFG hat den Universitäten Heidelberg, Bonn und München für den neuen Sonderforschungsbereich in der Physik etwa 6,5 Millionen Euro für zunächst vier Jahre bewilligt. Die Laufzeit kann nach internationaler fachlicher Begutachtung auf zunächst acht, höchstens 12 Jahre verlängert werden. Der weitaus größte Anteil der Mittel fließt in 31 zeitlich befristete Wissenschaftler- und Doktorandenstellen. Die Sprecheruniversität ist Heidelberg, mit dem theoretischen Physiker Prof. Christof Wetterich vom Institut für Theoretische Physik als Sprecher für die ersten vier Jahre.

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