Dunkle Energie treibt Galaxien auseinander

Eigentlich sollte sich die Ausdehnungsgeschwindigkeit unseres Universums wegen der gewaltigen Anziehungskraft der unvorstellbar großen Masse in den Milliarden von Galaxien langsam verringern. Stattdessen dehnt sich das Universum immer schneller aus. Als Grund vermuten Astrophysiker eine geheimnisvolle „dunkle Energie“, die die Galaxien auseinandertreibt. Eine neue Emmy-Noether-Gruppe an der Universität Bonn will mehr über diese rätselhafte Energieform erfahren. Dazu blicken die Forscher mehr als fünf Milliarden Jahre in die Vergangenheit.

Albert Einstein hat geschummelt: Seine „Allgemeine Relativitätstheorie“ sagte voraus, dass das Universum entweder expandiert oder sich zusammenzieht. Zur Zeit des großen Physikers galt unser All aber als statisch – eine Ungereimtheit, die Einstein dadurch beseitigte, indem er eine geheimnisvolle „kosmologische Konstante“ in seine Gleichung schmuggelte. Als Edwin Hubble später entdeckte, dass das Universum in der Tat expandiert, hat Einstein die Konstante dann zurückgezogen und sie angeblich als seinen „größten Irrtum“ bezeichnet. Augenscheinlich voreilig: „Mittlerweile gibt es wieder eine Verwendung für die kosmologische Konstante“, schmunzelt Dr. Thomas Reiprich: „Sie kann die kürzlich gemachte Beobachtung erklären, dass sich das Universum mit immer größerer Geschwindigkeit ausdehnt.“ Eine weitere Ungereimtheit kann sie allerdings nicht beseitigen: Die Quantentheorie sagt zusammen mit der allgemeinen Relativitätstheorie voraus, dass das Weltall sich eigentlich noch viel schneller ausdehnen müsste, als es das tatsächlich tut. Die für sich genommen hervorragend funktionierenden wichtigsten physikalischen Theorien führen in diesem Punkt zusammen zu einem Widerspruch – das ist den Physikern natürlich ein Dorn im Auge.

Der Emmy-Noether-Stipendiat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) will zusammen mit seiner Doktorandin Oxana Nenestyan aus Rumänien und dem US-Amerikaner Dr. Danny Hudson herausfinden, warum das so ist. Dazu konzentrieren sie sich auf die so genannten Galaxienhaufen, Ansammlungen von oft mehreren Tausend Galaxien. „Wir wollen herausfinden, wie viele Galaxienhaufen einer bestimmten Masse es in unserer Umgebung und in großer Entfernung gibt“, so Thomas Reiprich. „Dazu untersuchen wir eine Stichprobe von etwa 60 Haufen in unserer Nähe“ – sprich: in einer Distanz von weniger als 700 Millionen Lichtjahren – „und vergleichen sie mit Galaxienhaufen, die etwa fünf Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind.“ Eine Reise in die Vergangenheit: Die Signale, die sie von diesen entfernten Haufen empfangen, sind ebenfalls schon fünf Milliarden Jahre alt – schließlich bewegt sich nichts schneller als das Licht. Durch Röntgenmessungen und optische Beobachtungen können die Astrophysiker bestimmen, wie schwer die Galaxienhaufen sind. Der Vergleich der Anzahl junger (= naher) und alter (= ferner) Haufen gleicher Masse erlaubt dann Rückschlüsse auf die Menge und Beschaffenheit der dunklen Energie im Universum.

Crash von vielen Billiarden Sonnenmassen

Das Weltall interessiert Reiprich schon seit seiner Kindheit – „ich habe schon früher alles zu diesem Thema gelesen, was mir in die Hände fiel.“ Noch heute begeistern ihn die Dramen, die sich tagtäglich in unglaublicher Entfernung von der Erde abspielen. „Wenn zwei Galaxienhaufen miteinander verschmelzen, prallen Massen mit einem Gesamtgewicht von Billiarden Sonnen und einer Geschwindigkeit von mehr als Tausend Kilometern in der Sekunde aufeinander – das sind die energiereichsten Prozesse, die das Universum nach dem Urknall gesehen hat.“ Die letzten drei Jahre war der 33jährige an der University of Virginia; seinen Doktor hatte er zuvor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching gemacht. „Die Arbeitsmöglichkeiten in den USA sind hervorragend, da kommt Deutschland sicherlich noch nicht mit.“ Eine Fördermöglichkeit wie das Emmy-Noether-Programm, das es ihm bereits ohne Professur erlaubt, eine eigene Arbeitsgruppe zu führen, gebe es dort seines Wissens aber nicht. „Das ist wirklich eine tolle Sache!“

Für Bonn hat sich der gebürtige Rheinland-Pfälzer vor allem aus fachlichen Gründen entschieden. „Hier gibt es eine starke Arbeitsgruppe, die sich mit dem Gravitationslinseneffekt beschäftigt – eine Methode, die unsere Röntgenuntersuchungen hervorragend ergänzt.“ Ähnlich wie die Röntgendaten, die Reiprich von Satelliten der Europäischen Raumfahrtagentur ESA sowie der NASA erhält, erlaubt der Gravitationslinseneffekt nämlich ebenfalls eine Abschätzung der Masse weit entfernter Galaxienhaufen. Der Bonner Spezialist auf diesem Gebiet, Professor Dr. Peter Schneider, ist übrigens ein ehemaliger Kollege: Er arbeitete am Max-Planck-Institut für Astrophysik – „das war in Garching direkt in unserer Nachbarschaft.“

Ansprechpartner:

Dr. Thomas Reiprich
Institut für Astrophysik und Extraterrestrische Forschung der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-3642
E-Mail: thomas@reiprich.net