Das Forscherteam um den Satelliten Cobe bescherte uns das erste Bild aus der Frühzeit des Universums. Zwei der Wissenschaftler werden dafür jetzt mit dem Nobelpreis belohnt. Freunde indes sind die beiden nicht.

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Eigentlich müsste der diesjährige Physik-Nobelpreis in 1600 Teile geteilt werden. Etwa so viele Wissenschaftler und Techniker brauchte es, um die Daten und Ergebnisse des Cobe-Satelliten zutage zu fördern. Doch die Öffentlichkeit (und die Statuten des Nobelkomitees) verlangen nun einmal nach einzelnen Forscherhelden, denen man den ganzen Ruhm einer Entdeckung zuschreiben kann. So kommt es, dass der Nobel-Glanz für das Cobe-Projekt auf zwei Einzelpersonen fällt – John C. Mather und George F. Smoot. Gegensätzlichere Naturen hätten die Stockholmer kaum ehren können.

Denn Mather und Smoot haben sich schon früh darüber entzweit, wem der Ruhm an den aufsehenerregenden Resultaten des Cobe-Satelliten zukommt. Während Mather als »Chief Project Scientist« die Devise ausgab, die Ehre müsse unter allen Beteiligten geteilt werden, verstand es Smoot, sich selbst als Hauptentdecker zu inszenieren. Schon vor der offiziellen Bekanntgabe der Ergebnisse ließ er Details an die Presse durchsickern und unterschrieb bald danach den Vertrag für ein Buch, in dem er die Cobe-Ergebnisse populärwissenschaftlich darstellte und daran kräftig verdiente. Einige Jahre später veröffentlichte Mather »die wahre Geschichte« des Cobe-Projekts, in dem er Smoot Verrat und einen Hang zur Selbstdarstellung vorwarf. Davon aber nahm allenfalls die Fachwelt Notiz; der Medienstar war und blieb Smoot.

Zwangsversöhnung durch Nobelpreis? George Smoot (links) und John Mather BILD

Von solchen Querelen ist in der Begründung des Nobelkomitees natürlich nicht die Rede. Und man darf die Verleihung des Preises an beide als eine Art der erzwungenen Versöhnung ansehen. Verdient haben ihn beide zweifellos. Denn mit dem 1989 gestarteten Cobe-Satelliten läuteten sie gewissermaßen die Zeit der modernen Kosmologie ein, die an die Stelle früherer Mutmaßungen eindeutige Messergebnisse setzt.

Cobe vermaß erstmals präzise die so genannte kosmische Mikrowellenstrahlung und lieferte damit den bis dato tiefsten Blick in die Zeit kurz nach Entstehung des Universums. Wenn man so will, zeigte uns Cobe das erste Babybild aus der Frühzeit unseres Alls. Die Mikrowellenstrahlung ist nämlich nichts anderes als der Nachhall jenes gewaltigen Urknalls, mit dem vor rund 14 Milliarden Jahren alles begann.

Natürlich wurde diese elektromagnetische Strahlung im Laufe der Zeit immer schwächer, kühlte von unvorstellbarer Hitze auf frostige drei Grad Kelvin (minus 270 Grad Celsius) ab und ist mit bloßem Auge heute nicht wahrnehmbar. Allerdings kann jeder dieses Nachglühen der Schöpfung mit der Zimmerantenne des Fernsehers empfangen (sofern er noch kein Digitalfernsehen hat). Denn die aus allen Richtungen des Himmels auftreffende Hintergrundstrahlung trägt rund ein Prozent zum Krisselbild des Fernsehers bei, das bei Bildstörungen zu sehen ist.

In den sechziger Jahren wurde dieses Urrauschen durch Zufall entdeckt – und schon bald von den Kosmologen als wichtigstes Indiz für den Urknall gewertet. Vor allem die Gleichförmigkeit der Mikrowellen entzückte die Wissenschaftler. Egal, ob man den Himmel über der nördlichen oder der südlichen Hemisphäre absuchte, überall hatte die Strahlung die gleichen charakteristischen Wellenlängen, wie die Wärmestrahlung aus einem gleichmäßig temperierten Ofen. Das aber hieß, dass alle Bereiche des Weltalls zu einem früheren Zeitpunkt in Kontakt gewesen sein müssen. Und genau das besagt die Theorie, derzufolge das All in einem wahrhaft allumfassenden Urknall begonnen hat.

Um dem Echo dieses Big Bang ungestört und ohne den Filter der Erdatmosphäre lauschen zu können, schickte die Nasa 1989 den Satelliten Cobe (Cosmic Background Explorer) ins All. Damit wollten Mather und seine Kollegen das Urrauschen mit bis dahin ungekannter Präzision vermessen. Während Mather das gesamte Projekt koordinierte und zugleich dafür zuständig war, das elektromagnetische Spektrum der Strahlung zu vermessen, leitete Smoot jenes Experiment, das nach feinsten Temperaturschwankungen Ausschau halten sollte. Seine »differenziellen Mikrowellenradiometer« waren so sensibel, dass sie Unregelmäßigkeiten von bis zu dreißig Millionstel Grad registrierten. Und siehe da, in diesem Bereich wies die Mikrowellenstrahlung äußerst geringe, aber regelmäßige Schwankungen auf; es war, als würden die Forscher leise Choräle aus einem verrauschten Radiosender herausfiltern.

Als Smoot mit diesen Ergebnisse 1992 an die Öffentlichkeit trat, raunte er ehrfürchtig: »Für eine religiöse Person ist es so, als würde man in das Antlitz Gottes blicken.« Andere Astrophysiker schwärmten, damit sei »der heilige Gral der Kosmologie gefunden«. Die Schwankungen bewiesen, dass schon etwa 400?000 Jahre nach dem Urknall, als aus der kosmischen Ursuppe erstmals elektromagnetische Strahlung nach außen drang, darin schon jene Unregelmäßigkeiten angelegt waren, aus denen sich später die Strukturen des uns bekannten Universums mit seinen Galaxienhaufen und Leerräumen entwickelten. Dennoch blieben damals auch viele Forscher skeptisch. Manche taten solche Sprüche schlicht als »Propaganda« ab, die nur dazu diene, Gelder für den nächsten Satelliten einzutreiben. Doch inzwischen hat der vor ein paar Jahren gestartete Satellit WMAP (Wilkinson Mikrowave Anisotropy -Probe) die Cobe-Daten mit noch höherer Präzision bestätigt – Grund genug wohl für das Nobelkomitee, den Cobe-Entdeckern die höchsten irdischen Weihen zu verleihen.

Tatsächlich haben die Cobe-Ergebnisse ein neues Zeitalter in der Kosmologie eingeläutet. Denn sie lieferten erstmals quantitative Daten, anhand derer sich die bis dahin kursierenden Theorien überprüfen ließen. Zuvor hatten die Astrophysiker lang und breit darüber diskutiert, ob der Raum »gekrümmt« sei, ob also das Universum sich immer weiter ausdehne oder am Ende wieder in sich zusammenstürze. Anhand der Daten von Cobe (und vor allem jener von WMAP) zeigte sich jedoch, dass die Geometrie des Universums »mathematisch flach« ist. Das heißt, der Raum ist nicht gekrümmt, sondern entspricht dem, was Schüler in der Grundschule lernen und was schon Euklid in der Antike predigte: Parallele Linien bleiben parallel, die Winkelsumme in einem Dreieck ergibt 180 Grad. Der Schwung aus dem anfänglichen Urknall, der den Raum auseinander zieht, und die Gravitationskraft, die diese Ausdehnung abbremst, halten sich offenbar die Waage.

Damit wurde indirekt auch die so genannte Inflationstheorie bestätigt, der zufolge es kurz nach dem Urknall eine Phase gewaltiger, exponenzieller Ausdehnung gegeben hat. Ähnlich wie die Oberfläche eines verschrumpelten Luftballons durch das Aufblasen schön glatt wird, sollte sich der Theorie zufolge das dreidimensionale Universum mit der Aufblähung in alle Richtung gleichmäßig entwickeln. »Die Inflation, unsere mutigste und vielversprechendste Theorie des Anfangs, hat ihren ersten Test bestanden«, kommentierte der einflussreiche Astrophysiker Michael Turner die Cobe-Resultate.

Viele weitere Messergebnisse haben die Erkenntnisse aus den Cobe-Daten mittlerweile bestätigt. Doch zugleich haben sie die Kosmologen mit einem neuen Rätsel konfrontiert: Im Universum wurde viel zu wenig Materie gefunden, um diese delikate Balance zwischen ausdehnenden und abbremsenden Kräften zu erklären. Der größte Teil der kosmischen Kraftquellen muss demnach unsichtbar sein: Die »dunkle Materie« macht 25 Prozent, eine mysteriöse »dunkle Energie« bis zu 70 Prozent des Kosmos aus – das heißt, dass wir nur 5 Prozent des Alls sehen.

So kann man die Arbeiten der diesjährigen Physik-Nobelpreisträger also als Krönung einer Erfolgsstory sehen – der modernen Schöpfungsgeschichte des Universums. Oder man kann sie als den Anfang der großen Ungewissheit interpretieren. Denn den Kosmologen geht es heute wie Museumsbesuchern, die ratlos eine rabenschwarz bemalte Leinwand betrachten: Was will der Künstler uns sagen?

Erst vergangene Woche veröffentlichten die Physical Review Letters eine Theorie italienischer Astrophysiker, der zufolge das Universum die Gestalt eines Ellipsoids haben könnte, also eher einer Zigarre als einer Kugel gleicht. Die Forscher stützen ihre Theorie auf eine neue Himmelskarte des WMAP-Satelliten. Ein leicht ellipsoides Universum – ein Prozent Abweichung von der Kugelform – würde die bislang gesammelten Daten besser erklären als unsere bisherige Vorstellung einer idealen Sphäre. Noch ist es allerdings zu früh, solch einen Eier-Kosmos als neue Heimat auszurufen; es könnte sich auch um einen statistischen Fehler in den Messungen handeln. Ein neuer Satellit muss her, um solche Fragen zu klären und die Mikrowellen am Firmament noch genauer zu fotografieren. Er ist auch schon fast fertig: der Satellit namens »Planck« soll 2007 starten.

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