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Astronomie Universum auf Achterbahnfahrt

In der frühen Phase hat sich die Expansion des Kosmos zunächst verlangsamt, um plötzlich beschleunigt zu werden - durch die ominöse dunkle Energie.

© Hubble, Nasa Vergrößern Ausschnitt des wirklichen Kosmos, als dieser erst wenige Milliarden Jahre alt war. Aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop.

Seit längerem haben die Astronomen Hinweise darauf, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt, angetrieben von einer mysteriösen dunklen Energie. Unklar war allerdings bislang, ob das schon zu allen Zeiten so war. Jetzt hat eine internationale Forschergruppe unter Leitung von Nicolás Busca von der Université Paris-Diderot erstmals die Expansionsrate im frühen Universum bestimmen können. Ihr Ergebnis bestätigt die Vermutung, dass sich das Weltall in einer weit zurückliegenden Epoche anders ausdehnte als heute.

Im Grunde wäre zu erwarten, dass die Expansion des Kosmos, die mit dem Urknall als ursprünglichem Ereignis ihren Anfang nahm, im Laufe der Zeit immer langsamer würde. Denn wie ein senkrecht nach oben geworfener Stein im Schwerefeld der Erde abgebremst wird und wieder zur Oberfläche fällt, so sollten sich die Galaxien unter der Schwerkraft des Universums allmählich zumindest langsamer voneinander entfernen. Ob es bei diesem Szenario irgendwann auch zu einer Umkehr dieser Expansion und schließlich gar zu einem finalen Kollaps kommen würde, wurde von den Kosmologen noch vor einigen Jahrzehnten heftig diskutiert.

Sterne explodieren allzu hell 

Doch spätestens seit Mitte der neunziger Jahre haben die Wissenschaftler solche Überlegungen zu den Akten gelegt. Damals sind ferne Supernova-Ereignisse als erkennbar zu hell entlarvt worden. Die explodierenden Sterne konnten nicht so weit entfernt sein, wie man aus den Rotverschiebungswerten ableitete. Offenbar galt der von dem amerikanischen Astronomen Edwin Hubble vor mehr als achtzig Jahren erkannte Zusammenhang zwischen der Rotverschiebung von Galaxien und deren Entfernung nur in der „näheren“ räumlichen und zeitlichen Umgebung des Betrachters.

Die kosmische Zeitverschiebung

Die Messungen an fernen Supernovae zeigten indes klar, dass sich die Expansion des Universums irgendwann in der Vergangenheit beschleunigt hatte. Offenkundig hatte man mit den gemessenen, „lokalen“ Rotverschiebungswerten die Abstände weit entfernter Objekte überschätzt. Ob sich auch ferne Bereiche des Universums inzwischen schneller ausdehnen, ist dagegen bislang offen - auch wenn der überwiegende Teil der Wissenschaftler davon überzeugt ist. Denn es gibt eine Schwierigkeit: Regionen im Universum, die zum Beispiel acht Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind, sehen wir heute wegen der entsprechend langen Laufzeit des Lichtes so, wie sie vor acht Milliarden Jahren ausgesehen haben. Was dort vor sechs Milliarden Jahren geschah, wird hier erst in zwei Milliarden Jahren zu beobachten sein.

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Doch auch die Messung der anfänglichen Expansionsgeschwindigkeit im frühen Universum - also in Entfernungen von acht oder zehn Milliarden Lichtjahren - ist nicht trivial. Denn Galaxien, die weiter als fünf Milliarden Lichtjahre entfernt sind, sind für viele Teleskope zu lichtschwach, um genügend spektroskopische Daten in überschaubarer Zeit zusammentragen zu können. Deshalb haben die Forscher um Nicolás Busca zur Vermessung des frühen Universums ein anderes Verfahren angewandt. Sie suchten in den Spektren weit entfernter Quasare nach den Spuren von Gaswolken, die ihnen Aufschluss über die Verteilung und Konzentration der Materie im frühen Universum geben sollten.

Oszillierende Neutronen und Protonen

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