Astrophysik Ziemlich finster

Vor zehn Jahren entdeckten Astrophysiker die »Dunkle Energie«, eine mysteriöse Kraft, die das Geschick unseres Universums bestimmt. Nun traf sich die Zunft zur Bestandsaufnahme ihrer Ratlosigkeit.

Aus sicherer Entfernung betrachtet, wirken wissenschaftliche Revolutionen immer aufregend. Die Erkenntnis etwa, dass Ptolemäus unrecht hatte und nicht die Erde, sondern die Sonne im Mittelpunkt unseres Planetensystems steht, markiert eine der Sternstunden der Wissenschaft. Steckt man allerdings mittendrin in solch einer Umbruchphase, dann wirkt sie weniger glorios als vielmehr chaotisch und frustrierend. Diese Erfahrung machen derzeit die Kosmologen. Vor einigen Jahren wurde ihr altes Weltbild radikal über den Haufen geworfen. Doch ein neues Modell des Universums ist nicht in Sicht, und die Aussichten der Welterklärer sind im wahrsten Sinne des Wortes dunkel.

Zehn Jahre ist es her, dass Astronomen eine neue, bisher unbekannte Kraft im All entdeckten, die »Dunkle Energie« ( ZEIT Nr. 12/98) . Beobachtungen zeigten, dass sich das All mit verblüffender Geschwindigkeit ausdehnt und dass diese Expansion seit einigen Milliarden Jahren kräftig zunimmt – ganz so, als ob eine mysteriöse Kraft die Galaxien immer stärker auseinandertreibe. Und diese Treibkraft ist eben die Dunkle Energie.

Bislang ist der düstere Begriff allerdings nicht mehr als ein wissenschaftlich klingender Ausdruck für »nichts Genaues weiß man nicht«. Denn »dunkel« heißt zunächst einmal nur: unsichtbar, unbekannt. Und als sich vergangene Woche die führenden Köpfe der Zunft im Space Telescope Science Institute in Baltimore trafen, um eine Dekade der Dunklen Energie zu feiern und Bilanz zu ziehen, da waren ihre Vorträge kaum geeignet, die Situation aufzuhellen.

Zwar ist an der Beschleunigung der kosmischen Expansion nicht zu rütteln, sie wurde mittlerweile durch eine Reihe neuer Befunde bestätigt. Demnach ist die Dunkle Energie sogar die vorherrschende Kraft im Universum; sie soll rund 70 Prozent der Energiedichte des Alls ausmachen. (Weitere 25 Prozent gehen auf das Konto der sogenannten Dunklen Materie, die ebenfalls unsichtbar ist; die uns bekannte atomare Materie dagegen trägt nur etwa 5 Prozent bei.) Eine wirklich überzeugende Erklärung, warum dies so ist, hat allerdings auch nach zehn Jahren niemand anzubieten.

Selbst Edward Witten, der Star-Theoretiker aus Princeton, den manche mit Einstein vergleichen, leitete seinen Vortrag mit der desillusionierenden Bemerkung ein, er habe »leider keine neuen Konzepte zur Dunklen Energie« anzubieten. Klar sei nur: »Diese Entdeckung veränderte einschneidend die Art und Weise, wie wir über die Gesetze der Natur denken.«

Wie man nun aber über die Natur denken müsse, blieb auch bei Witten im Dunkeln. Nicht dass es keine Ideen gäbe: Möglich wäre zum Beispiel, dass die Energie des Vakuums (die gibt es laut Quantenphysik tatsächlich) das All auseinandertreibt; oder dass die Schwerkraft über eine bislang noch unentdeckte fünfte Dimension verfügt; oder dass Einsteins allgemeine Relativitätstheorie noch nicht richtig verstanden ist. Doch bislang gibt es für keine dieser Spekulationen handfeste Beweise.

Insbesondere das »Nancy-Kerrigan-Problem« treibt die Astrophysiker um. » Why me? Why now? «, rief die amerikanische Eisläuferin, als sie 1994 Opfer des Eisenstangenattentats ihrer Konkurrentin Tonya Harding wurde. Ähnlich fragen sich die Kosmologen: Warum macht sich die Dunkle Energie gerade jetzt bemerkbar (wobei dieses »Jetzt« im astronomischen Sinn zu verstehen ist und einen Zeitraum von einigen Milliarden Jahren umfasst)? In der Frühphase des Alls, als die Materiedichte sehr viel höher war, spielte sie nämlich keine Rolle; und in ferner Zukunft, wenn zwischen den Galaxien gigantische Leerräume gähnen, wird sie nicht mehr nachweisbar sein.

Angesichts solch großer Fragen blieb es nicht aus, dass irgendwann auch in Baltimore das »A-Wort« bemüht wurde, der verpönte Begriff des »anthropischen Prinzips«. Dem zufolge sind nämlich die Gesetze des Universums gerade so und nicht anders beschaffen, damit die Existenz von lebenden Wesen möglich ist, die sich darüber den Kopf zerbrechen können. Er wisse, dass diese Argumentation »den Blutdruck der meisten Physiker in die Höhe treibt«, sagte der Gastgeber Mario Livio vom Hubble-Institut und stellte dann doch einige Überlegungen dazu an.

Das anthropische Prinzip lässt sich nämlich gut in Übereinstimmung bringen mit einer anderen bizarren Idee, die seit einiger Zeit ernsthaft diskutiert wird: der Theorie der Multiversen (ZEIT Nr. 7/08 ) . Ihr zufolge ist unser All eines von unzähligen anderen Universen, in denen überall unterschiedliche physikalische Gesetze gelten. Wenn das stimmt, dann würde die Dunkle Energie in jeder dieser Welten einen anderen Wert annehmen. »Und wir leben vielleicht gerade in jenem Universum, in dem die Bedingungen so sind, dass wir leben können«, spekuliert Livio.

Das hieße aber, dass wir letztlich Kinder des Zufalls sind, die in einer Welt gelandet sind, die auch ganz anders hätte ausfallen können. Die Suche nach irgendwelchen Grundkonstanten der Natur, die beschreiben, warum unser All gerade so und nicht anders ist, wäre dann auf immer vergeblich.

Dass solche Überlegungen überhaupt angestellt würden, zeige den »Grad der Verzweiflung«, den die Theoretiker mittlerweile erreicht haben, sagte Livio. Er hoffe, dass jemand aus der Riege der »genialen jungen Theoretiker« (unter denen zunehmend Frauen sind) doch noch einen Weg finde, die grundlegenden Gesetze des Universums zu beschreiben.

Auch andere übten sich in der Kunst des Optimismus. »Wir müssen die Ärmel hochkrempeln und uns darauf einstellen, dass wir einen langen Weg vor uns haben«, beschwor der Astrophysiker Michael Turner seine Kollegen. Zur Motivation erinnerte Turner an frühere Durchbrüche in der Physik, die meist von der ersten Entdeckung bis zur erklärenden Theorie gut 20 bis 30 Jahre Zeit gebraucht hätten. Ähnliche Durchhalteparolen gab der Physiker Lawrence Krauss aus, bekannt unter anderem als Autor des Bestsellers Die Physik von Star Trek: »Wir wissen nicht, ob wir auf dem richtigen Weg sind und ob wir überhaupt die richtigen experimentellen Fragen stellen. Doch es bleibt uns nichts anderes übrig, als mit aller Kraft weiterzumachen.« Besser hätte es Captain Kirk auf der Enterprise auch nicht sagen können.

Vorerst bleibt den Kosmologen nur, ihre Ratlosigkeit mit Humor zu nehmen. »Es gibt Leute, die bringen ihr Leben damit zu, etwas zu suchen, was nicht existiert oder nicht nachweisbar ist. Das sind merkwürdige Menschen«, erklärte der Astrophysiker Gary Bernstein und ergänzte unter allgemeinem Gelächter: »Ich glaube, wir sind alle dabei, zu solchen Leuten zu werden.«

Links im Internet
Programm der Tagung "A Decade of dark energy" »

Hier kann man sich alle Vorträge der Tagung im Video ansehen »

Eine gut gemachte Informationsseite zur Dunklen Energie »