Dunkle Energie ist ein rätselhaftes Phänomen, das der Schwerkraft entgegenwirkt und für die Beschleunigung der Expansion des Universums verantwortlich ist. Obwohl die dunkle Energie bis zu drei Viertel der Masse-Energie des Kosmos ausmacht, ist ihre zugrundeliegende Natur den Physikern seit Jahrzehnten ein Rätsel. Die dunkle Energie hat keine wirkliche Verbindung zur dunklen Materie, abgesehen von dem gemeinsamen Wort "dunkel", was nur bedeutet, dass die Wissenschaftler nicht wirklich wissen, was diese Dinge sind.
Im Jahr 2023 gaben Wissenschaftler bekannt, dass sie Beweise dafür gefunden haben, dass die dunkle Energie durch eine Art von Energie erklärt werden könnte, die im Inneren von schwarzen Löchern gespeichert ist. Sollte diese Entdeckung zutreffen, würde dies bedeuten, dass unsere derzeitigen Modelle des Universums keine neuen Kräfte oder Felder jenseits von Einsteins Konzept der Gravitation benötigen, um die dunkle Energie zu erklären. Allerdings müssten Folgeuntersuchungen die Ergebnisse bestätigen, bevor sie von den Physikern als Erklärung für die dunkle Energie allgemein akzeptiert werden können.
Wer hat die dunkle Energie entdeckt?
Die Erkenntnis, dass sich das Universum ausdehnt, geht auf den amerikanischen Astronomen Edwin Hubble zurück, der 1929 feststellte, dass sich eine Galaxie umso schneller von uns entfernt, je weiter sie von der Erde entfernt ist, so die Website des Hubble-Weltraumteleskops. Das bedeutet nicht, dass unser Planet das Zentrum des Universums ist, sondern vielmehr, dass sich alles im Weltraum mit einer konstanten Geschwindigkeit von allem anderen entfernt.
Fast 60 Jahre nach Hubbles Enthüllung machten Wissenschaftler eine weitere verblüffende Entdeckung. Forscher hatten lange Zeit versucht, kosmische Entfernungen genau zu messen, indem sie das Licht weit entfernter Sterne betrachteten. In den späten 1990er Jahren stellten zwei unabhängige Teams bei der Untersuchung entfernter Supernovae fest, dass das Licht der Sternexplosionen schwächer ist als erwartet. Dies deutet darauf hin, dass sich das Universum nicht nur ausdehnt, sondern dass sich die Expansion auch beschleunigt;
Diese Entdeckung gibt Physikern seither immer wieder Anlass, sich den Kopf zu zerbrechen, und brachte ihren Entdeckern 2011 den Nobelpreis für Physik ein.
Was bewirkt die dunkle Energie?
Obwohl die Forscher die dunkle Energie nicht vollständig verstehen, haben sie ihr Wissen über dieses Phänomen genutzt, um Modelle des Universums zu konstruieren, die alles erklären, vom Urknall bis zur heutigen großräumigen Struktur der Galaxien. Einige dieser Modelle sagen voraus, dass die dunkle Energie in Milliarden von Jahren alles Bestehende auseinanderreißen wird.
Die führenden Erklärungen für die dunkle Energie legen nahe, dass es sich um eine Art aufgestaute Energie handelt, die in der Struktur der Raumzeit enthalten ist. "Dieses einfache Modell funktioniert in der Praxis sehr gut und ist eine unkomplizierte Ergänzung des kosmologischen Modells, ohne dass das Gravitationsgesetz geändert werden muss", erklärte Baojiu Li, ein mathematischer Physiker an der Universität Durham im Vereinigten Königreich, gegenüber Live Science. Aber die Idee birgt ein großes Problem: Physiker sagen voraus, dass der Wert der Vakuumenergie um 120 Größenordnungen höher sein müsste als das, was Kosmologen bei Messungen beobachten, so Li.
Im Februar 2023 wiesen Wissenschaftler anhand von Messungen an alten und ruhenden Schwarzen Löchern nach, dass diese kosmischen Ungetüme schneller wachsen als vorhergesagt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Schwarze Löcher eine Art Vakuumenergie enthalten, die dem Gefüge der Raumzeit innewohnt und die Ausdehnung des Universums erklären kann, und zwar im Rahmen der Einsteinschen Relativitätstheorie. Sollte sich diese Erkenntnis bestätigen, würde dies bedeuten, dass keine neue Physik zur Erklärung der dunklen Energie benötigt wird. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in zwei Artikeln in den Zeitschriften The Astrophysical Journal und The Astrophysical Journal Letters.
Eine andere Idee besagt, dass die dunkle Energie eine zusätzliche fundamentale Kraft ist, die zu den vier bereits bekannten Kräften (Schwerkraft, Elektromagnetismus, starke und schwache Kernkraft) hinzukommt. Diese Vermutung erklärt jedoch nicht, warum wir Menschen diese zusätzliche Kraft in unserem täglichen Leben nicht bemerken. Deshalb haben Theoretiker auch kreative Modelle entwickelt, die darauf hindeuten, dass diese geheimnisvolle Kraft auf irgendeine Weise verborgen ist.
Der gemessene Wert der dunklen Energie ist derzeit Gegenstand einer intensiven Debatte zwischen rivalisierenden Fraktionen in der Physik. Einige Forscher haben die Leistung der dunklen Energie anhand des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, einem schwachen Echo des Urknalls, gemessen und eine Schätzung abgegeben.
Andere Astronomen, die die Stärke der dunklen Energie anhand des Lichts entfernter kosmischer Objekte messen, haben jedoch einen anderen Wert ermittelt, und niemand konnte diese Diskrepanz bisher erklären. Einige Experten haben vorgeschlagen, dass sich die Stärke der dunklen Energie im Laufe der Zeit verändert, doch die Befürworter dieser Idee müssen noch eine Mehrheit ihrer Kollegen von dieser Erklärung überzeugen.
Zusätzliche Ressourcen:
- Lesen Sie mehr über dunkle Energie von der Swinburne University in Australien.
- Hier ist die Definition von dunkler Energie und dunkler Materie von NASA Science.
- „Big Mysteries: Dark Energy“ von Fermilab ansehen.
