Dunkle Energie: Kosmos ohne Tempolimit

• Laut einer neuen Studie wird die Dunkle Energie im Universum womöglich immer stärker.
• Mit Hilfe von Quasaren haben Forscher Dunkle Energie kurz nach dem Urknall vermessen.
• Demnach könnte sich die Expansion des Alls mehr und mehr beschleunigen.

Es ist eine spannende Möglichkeit, die Guido Risaliti von der Universität Florenz und seine Kollegin Elisabeta Lusso in Nature Astronomy aufwerfen. Aber noch scheint sogar Risaliti selbst nicht so ganz daran zu glauben, was sie da gemessen haben: dass nämlich die rätselhafte Dunkle Energie, die das Universum erfüllt, mit der Zeit immer stärker wird. "Ich persönlich mag unser Modell nicht besonders, es ist nur ein Anfang, mehr nicht", sagt Risaliti. Und er gibt zu, dass systematische Fehler alles zunichtemachen könnten - auch wenn man sich alle Mühe gegeben habe, solche Fehler auszuschließen.

Aber wenn sich das Ergebnis bestätigen sollte, wäre es eine Sensation, welche die moderne Kosmologie erschüttern würde. Denn das aktuelle Standardmodell des Universums geht davon aus, dass die Dunkle Energie, die etwa 70 Prozent des Energiegehalts des Universums ausmacht, so etwas wie eine Eigenschaft des leeren Raums ist. Sie wäre also schon immer und für alle Zukunft da, überall und unveränderlich, auch wenn niemand weiß, woraus sie besteht oder woher sie kommt. In den Gleichungen taucht sie als sogenannte "kosmologische Konstante" auf, ein Term, den schon Einstein eingeführt und dann wieder verworfen hatte. Sie treibt die Expansion des Universums an, so dass sich dieses immer schneller ausdehnt.

In den vergangenen Jahren sind jedoch Zweifel an dieser Theorie aufgetaucht. Mehrere Teams haben mit verschiedenen Methoden die sogenannte Hubble-Konstante gemessen. Sie gibt an, wie schnell das Weltall expandiert. Und wie man es dreht und wendet: Ihr Ergebnis passt einfach nicht recht mit dem Wert zusammen, den andere Forscher aus der kosmischen Hintergrundstrahlung berechnet haben, dem Nachglimmen des Urknalls.

Vielleicht beschleunigt sich die Expansion des Alls immer mehr

Wenn man in der Umgebung der Erde das Ausdehnungstempo misst, kommt man auf rund 73 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec - die Entfernungseinheit, die für solche Messungen verwendet wird, ein stattlicher Wert, dreieinviertel Millionen Lichtjahre, ca. 30,9 Trillionen Kilometer. Die Berechnung aus der Hintergrundstrahlung hingegen ergibt nur rund 68 Kilometer pro Sekunde. Auch nicht gerade Schneckentempo, aber doch deutlich weniger. Die einfache Erklärung dafür wäre, dass eben doch eine oder beide dieser Messtechniken mit größeren Fehlern behaftet sind als angenommen, auch wenn beide Gruppen Stein und Bein schwören, dass ihre Ergebnisse korrekt sind. Forscher sind Menschen, Menschen irren, so ist das - natürlich auch in der Wissenschaft.

Aber es gäbe noch eine zweite, sehr verlockende Interpretation: Die Geschwindigkeit, mit der das Universum sich ausdehnt, könnte nicht stetig zunehmen, wie man bislang annahm. Sondern sich sogar immer stärker beschleunigen, angetrieben durch eine mysteriöse, wachsende Kraft, nämlich die der Dunklen Energie. In diese Richtung scheint nun die neue Arbeit von Risaliti und Lusso zu deuten, die auf Daten der beiden Röntgen-Weltraumteleskope Chandra und XMM-Newton von Nasa und Esa beruht.

Bisherige Messungen der Hubble-Konstante hatten sich darauf beschränkt, Sternexplosionen - sogenannte Supernovae - zu orten und anhand der Verzerrung, mit der ihr Licht bei der Erde ankommt, die Geschwindigkeit zu berechnen, mit der sich die Quelle von der Erde entfernt. Solche Supernovae können zwar enorm hell sein, aber ihre Leuchtkraft ist doch beschränkt. Darum stammen selbst die entferntesten, die sich für solche Messungen nutzen lassen, aus der Zeit vor höchstens rund zehn Milliarden Jahren.

Risaliti und seine Kollegen meinen nun jedoch, eine Methode gefunden zu haben, mit deren Hilfe man statt Supernovae Quasare nutzen kann - große Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien, die Materie verschlingen und dabei extrem energiereiche Strahlung aussenden. Solche Quasare strahlen so mächtig, dass man ihr Licht selbst aus größter Entfernung messen kann. So, meinen die Wissenschaftler, konnten sie die Messung der Raserei des Universums auf Regionen ausweiten, aus denen das Licht schon seit mehr als zwölf Milliarden Jahren unterwegs ist - also aus der Zeit etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall. Das klingt nach einem kleinen Schritt, nur ein paar Milliarden Jährchen weiter in die Vergangenheit als bisher. Es macht aber die Messung ungleich komplizierter.

Andere Experten halten die Unsicherheiten bei der Hubble-Konstante für zu groß

Risaliti und Lusso meinen jedoch, die Schwierigkeiten in den Griff bekommen zu haben, und zumindest die Gutachter der renommierten Zeitschrift Nature Astronomy scheinen sie überzeugt zu haben. Ihre Ergebnisse stimmen bei geringeren Entfernungen gut mit den früheren überein. In größeren Abständen jedoch passen sie nur dann in die Theorie, wenn man eine wachsende Dichte der Dunklen Energie annimmt. Und in diesem Fall, schreiben die Wissenschaftler, würden auch alle Messungen der Hubble-Konstante wieder zusammenpassen.

Andere Experten sind jedoch sehr skeptisch, was die Bewertung der Arbeit angeht. "Die Unsicherheiten sind einfach zu groß", sagt etwa Bruno Leibundgut von der Europäischen Südsternwarte Eso. "Die systematischen Fehler kann man sehr schwer kontrollieren." Er hält die ganze Diskrepanz bei den Messungen der Hubble-Konstante für überbewertet.

Schließlich ist es tatsächlich nicht allzu lange her, dass man sich darüber stritt, ob es ein Wert von rund 50 oder vielmehr 100 sein sollte. So gesehen hat die Messgenauigkeit enorme Fortschritte gemacht, aber man sollte die verbleibenden systematischen Fehler nicht unterschätzen, ein paar kleine Korrekturen können schnell den Unterschied zwischen 68 und 73 machen. "Es ist sicher spannend, sich das anzusehen", sagt Leibundgut. Um eine neue Physik auszurufen aber sei es noch zu früh: "Diese Messungen sind einfach wahnsinnig schwer."

Neue Daten könnten die Sache aufklären, etwa die dritte Runde der Messwerte von der Esa-Sonde Gaia, die 1,5 Millionen Kilometer jenseits der Erde mit dieser um die Sonne kreist und von dort aus die Milchstraße vermisst. Mitte bis Ende kommenden Jahres soll sie neue Daten liefern, die helfen könnten, die notorisch verzwickten Entfernungsmessungen besser zu kalibrieren.

Vielleicht stellt sich dann heraus, dass alles ein bedauerlicher Irrtum war. Oder ein neues Zeitalter der Kosmologie bricht an.