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Studie bestätigt "kosmologische Konstante" von Einstein

Als Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie entwickelte, dachte man fälschlicherweise, das Weltall sei statisch – eine Annahme, die zunächst im Widerspruch zur neuen Theorie stand. Der große Physiker schmuggelte daraufhin eine geheimnisvolle “kosmologische Konstante” in seine Gleichungen, um diese Ungereimtheit zu beseitigen. Als sich später herausstellte, dass sich das Universum doch ausdehnt, soll er diese als seinen “größten Irrtum” bezeichnet haben. Augenscheinlich voreilig: Eine internationale Studie unter Beteiligung der Universität Bonn liefert nun eine weitere, unabhängige Bestätigung der kosmologischen Konstante. Die Forscher berichten in einer kommenden Ausgabe der Zeitschrift “Astronomy & Astrophysics” über ihre Ergebnisse.

Die Wissenschaftler hatten insgesamt 575 Fotografien einer bestimmten Region des Himmels ausgewertet, die vom Hubble-Teleskop aufgenommen worden waren. Aus den Aufnahmen konnten sie ein extrem detailliertes Gesamtbild zusammensetzen. Die Aufnahme, die so in gut 1.000 Beobachtungsstunden entstand, enthält rund 446.000 Galaxien. Durch erdgebundene Teleskope konnten die Forscher bei 194.000 von ihnen die Entfernung bestimmen. “Diese Zahlen sind beispiellos”, betont der Leiter der Studie Dr. Tim Schrabback von der Universität Leiden. “Noch wichtiger ist aber die Fülle von Informationen, die wir daraus über unsichtbare Strukturen in unserem Universum gewinnen konnten. Sie erlauben unter anderem den Schluss, dass Einstein wohl doch Recht hatte.”

Die “Allgemeine Relativitätstheorie” des Physikers hatte in ihrer ursprünglichen Form vorausgesagt, dass sich das Universum entweder ausdehne oder zusammenziehe. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts galt unser All aber als statisch. Einstein hatte daraufhin eine geheimnisvolle “kosmologische Konstante” in seine Gleichungen geschmuggelt. Später hatte Edwin Hubble nachgewiesen, dass das Universum in der Tat expandiert. Einstein hatte seine Konstante daraufhin verworfen.

Mittlerweile ist die kosmologische Konstante wieder auferstanden – und zwar in Form der rätselhaften dunklen Energie. “Wenn man einen Stein in die Luft wirft, wird er durch die Erdanziehung abgebremst, bis er wieder zurückfällt”, erläutert Dr. Patrick Simon von der Universität Edinburgh, einer der Koautoren der Studie. “Unser Universum dehnt sich dagegen immer weiter aus, und das auch noch mit zunehmender Geschwindigkeit. Erklären lässt sich dieser Effekt mit der dunklen Energie, die die Galaxien immer mehr auseinander treibt. Unsere Messungen liefern eine neue Bestätigung dieses Konzepts.”

Die Hubble-Daten dürften auch mehr über die so genannte dunkle Materie verraten – das ist das zweite große Rätsel, das die Astronomen umtreibt. Schon seit den 1930 Jahren vermuten Forscher, dass es neben der sichtbaren auch noch jede Menge unsichtbare Materie im All geben muss. Beispielsweise rotieren Galaxien so schnell, dass die Sterne in ihnen eigentlich aufgrund der Fliehkraft auseinander getrieben werden müssten. Die dunkle Materie dient möglicherweise als “Sternenkitt”: Ihre Masseanziehung hält die Galaxien zusammen.

Die dunkle Materie verrät sich einzig und allein durch die Gravitationskräfte, die von ihr ausgehen. Wie kann man sie also “sehen”? Die Wissenschaftler nutzten dazu den so genannten Gravitationslinsen-Effekt, der übrigens auch schon von Einstein vorhergesagt worden war. Nach seiner Relativitätstheorie lenken die Gravitationskräfte Lichtstrahlen leicht ab – ähnlich wie eine Linse. “Die Auswirkungen dieser Lichtablenkung können wir messen und daraus herleiten, wie die dunkle Materie im All genau verteilt ist”, sagt Dr. Jan Hartlap vom Argelander-Institut für Astronomie der Uni Bonn. “Mit Hilfe der Abstandsdaten aus erdgebundenen Beobachtungen konnten wir so auch Informationen über die dreidimensionale Verteilung der dunklen Materie errechnen.” (Uni Bonn)