Dunkle Energie

Dunkle Energie ist eine hypothetische Energieform, die visuell nicht sichtbar ist, jedoch zur Erklärung der Bewegung der sichtbaren Energie postuliert werden muss.

Bezieht man nur die sichtbaren Energiemengen mit ein, kann die sich seit sechs Milliarden Jahren beschleunigte Expansion des Universums nicht erklärt werden. Allein mit ihnen könnte es die kosmologische Ausbreitung nicht geben. Dass das Universum aber exponentiell größer wird, sieht man an dem nicht linearen Verhältnis der Abstände und Fluchtgeschwindigkeiten zwischen den sichtbaren Galaxien. Also bedarf es einer zusätzlichen, antigravitativen Kraft, die das Universum immer schneller auseinandertreibt. Dunkle Energie ist der Oberbegriff für alle theoretischen Konzepte, die diese beschleunigte Expansion des Kosmos erklären könnten.

Da Energie bekanntlich ein Äquivalent von Masse und Masse als Raumzeitverzerrer eine Gravitationsquelle ist, kann jene antigravitative Kraft energetischer Natur sein. Daher nennt man sie vorläufig auch „Energie“, „dunkel“ heißt sie überdies, weil man sie nicht direkt sehen kann.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts führte Albert Einstein die kosmologische Konstante in seine Feldgleichungen ein. Damit wollte er seine und die allgemeine Überzeugung eines statischen, also nicht kontrahierenden oder expandierenden Universums retten. Ohne diese Konstante müsste das Universum nämlich eines von beiden machen: Sich ausbreiten oder irgendwann in sich kollabieren. Vermutlich würde es, so nahm man an, sich aufgrund der in ihm sich gegenseitig anziehenden Massen zusammenziehen und eben diese unliebsame Kraft sollte die Kosmologische Konstante kompensieren.

Als jedoch Vesto Slipher, Edwin Hubble und andere Astronomen gute, real-empirische Gründe für ein sich stetig expandierendes Universum vorlegen konnten, verwarf Einstein die kosmologische Konstante auch schnell wieder. Nur siebzig Jahre später legten drei weitere Astronomen dann noch eine Schippe drauf. Adam Riess, Brian Schmidt und Saul Perlmutter konnten anhand von Messungen an Supernovae zeigen, dass die Expansiongeschwindigkeit des Universums sogar zunimmt!

Warum aber das Universum beschleunigt expandiert, ist bis heute nicht geklärt. Und Gegenstand der Dunklen-Energie-Forschung.

 „Wir messen Schatten und wir suchen zwischen geisterhaften

Messfehlern nach Landmarken, die kaum substanzieller sind.

Die Suche wird weitergehen.“

- Edwin Hubble

Der Name „Dunkle Energie“ kann falsche Suggestionen hervorrufen. Dunkel ist sie nicht, eher nicht direkt sichtbar. Auch um eine Form Energie muss es sich bei ihr, wie wir gelernt haben, nicht handeln. Ja, wir wissen noch nicht einmal, ob überhaupt eine solche Entität existiert, die Galaxien andauernd auseinanderzieht. Falls es diese geben sollte und wenn sie als Energie vorkommt, haben wir es bei ihr wohl mit einer negativen Energieform zu tun, da positive Massen aus positiver Energie sich ja anziehen, wir aber eine abstoßende Kraft brauchen, um die schnelle Flucht der Galaxien zu erklären.

Modelle der sog. Vakuumflukuation gelten als einer der heißesten Anwärter auf den Posten der Dunklen Energie. Gemäß ihnen „entsteht“ immer mehr Raum bzw. Vakuum zwischen der Materie und mit ihm auch antigravitative Vakuumsenergie. Einige Physiker hingegen holen lieber wieder die Kosmologische Konstante hervor und meinen, diese abstoßende Naturkonstante könne das Erklärungsloch um die Dunkle Energie füllen. Falls diese mit dieser Wahl Recht behalten sollten, hatte Einstein damals ein unglaublich gutes Gespür für das Wesen der Natur, als er mehr oder weniger intuitiv die Kosmologische Konstante in seinen Gravitationsgleichungen installierte.

• Alexander Unzicker: Die Mehrheit der Physiker glaubt an eine irgendwie geartete Dunkle Energie. Manche, im deutschsprachigen Raum etwa Alexander Unzicker, kritisieren aber auch die grundsätzliche Vorgehensweise bei solchen „Dunklen“ Postulaten. Der Wissenschaftstheoretiker Karl Popper hatte einst gefordert, jede Theorie solle empirisch falsifizierbar sein. Diesem Anspruch wird die Dunkle Energie aber genauso wenig gerecht, wie die Dunkle Materie oder der Dunkle Fluss. Sie liefert, fachmännisch gesprochen, nur Erklärungs- und kein Prognosepotential.

• Dunkle Materie: Eine weitere „dunkle“ Annahme. Sie hilft uns, Bewegungen von Sternen in Galaxien oder von Galaxien in Galaxienhaufen zu verstehen. Aber auch Lichtbrechungen, die großräumigen Strukturen des Universums, die Entstehung primordialer Elemente und vieles mehr lässt sich mit Dunkler Materie viel besser nachvollziehen. Überschlägige Berechnungen und Vergleiche der Einflüsse der normalen Materie / Energie mit Dunkler Materie / Energie zeigen uns, dass die normale Materie in etwa 4%, die Dunkle Materie 23% und die Dunkle Energie satte 73% des kosmologischen Energie/Masseanteils ausmacht. Was wir an Materiellem sehen ist also nur ein Bruchteil vom Ganzen.

• Reduktionismus & Emergentismus: Um die Quantenwelt zu beschreiben brauchen wir eine neue physikalische Theorie. Benötigen wir auf intergalaktischer Größenordnung vielleicht auch neue Gravitationsgesetze? Ist die Antwort auf das Rätsel der Dunklen Materie und der Dunklen Energie schlichtweg Emergenz?

• Zukunft des Universums: Lässt die Dunkle Energie das Universum einen Kältetod sterben?

Stand: 2015

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