Das Universum erklären

2. Mai 2014

Es ist kein einfaches Thema, aber es ist eines, das die Menschen seit jeher fasziniert: Woher kommt alles? Wie entstand das Universum? Was war davor? Der 15. Inhaber der Johannes Gutenberg-Stiftungsprofessur wird Antworten auf diese Fragen geben. Der Heidelberger Physiker Prof. Dr. Christof Wetterich eröffnete seine zehnteilige Vorlesungsreihe "Vom Urknall zur Dunklen Energie" mit einem Blick hinaus ins All – und in die Vergangenheit.
 

"Sie werden vielleicht nicht alles verstehen", warnt Prof. Dr. Christof Wetterich sein Publikum im größten Hörsaal der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). "Das ist aber nicht schlimm. Wichtig ist, dass Sie sich ein Bild machen können von unserem Universum."

Zur Antrittsvorlesung des 15. Johannes Gutenberg-Stiftungsprofessors ist der Hörsaal voll besetzt. Schließlich geht es um Großes: Prof. Dr. Christof Wetterich will "Vom Urknall zur Dunklen Energie" führen. Der Astrophysiker aus Heidelberg verspricht schlichtweg eine Zeitreise durch das Universum.

Blick in die Vergangenheit

Der Saal verdunkelt sich – und dann geht die Sonne auf. Wetterich präsentiert einen farbenprächtigen Bilderbogen aus Satellitenfotos. "Die letzte Sonnenfinsternis zeigte, welche Faszination das Nach-außen-Schauen auf uns ausübt." Millionen Menschen blickten hinaus in den Himmel. "Wir haben die Sonne aber nur gesehen, wie sie acht Minuten vorher war." Veraltete Bilder trafen auf menschliche Netzhaut. Denn acht Minuten braucht das Licht von der Sonne zur Erde. Der Mensch schaut in die Vergangenheit, wenn er ins All schaut.

"Das wird immer dramatischer, je weiter wir hinaussehen." Ein Sternenhimmel flackert auf. "Das ist nicht der Sternenhimmel von heute, das ist der von vor vielen tausend Jahren." Wetterich zeigt Galaxien. "100 Milliarden Sterne gibt es in einer Milchstraße." Ihr Licht war Millionen von Jahren unterwegs, bevor es auf die Erde traf. "Wer weit hinausschaut, schaut auch weit zurück." Das ist die erste Lektion des Gutenberg-Stiftungsprofessors.

Die zweite lautet: "Das Universum war früher anders als heute, es ist keineswegs statisch." Wetterich vergleicht das mit einem Organismus: "Es gibt Geburt, Leben und Tod." Darum soll es nun gehen.

Keine Atome, nur Plasma

Es begann mit dem Urknall. Danach folgte die 400.000 Jahre umspannende Epoche des heißen Plasmas. "Es gab keinen Platz für Sonnen, nicht einmal für Atome. Alle geladenen Teilchen sind wild umhergeschwirrt. Das frühe Universum ist ein sehr rabiates Objekt. Es will nicht wissen, was vorher war. Alles ist nur Temperatur." Das Problem: "Wenn alles vergessen wird, ist es schwierig zu sagen, was vorher war."

Niemand kann in das Plasma hineinschauen – zumindest nicht mit Licht. Denn um ein Bild zu erzeugen, müssen Lichtstrahlen halbwegs gerade Linien bilden. Das ist nicht möglich in einem Plasma, in dem Photonen wild hin und her geschleudert werden.

"Nach etwa 400.000 Jahren kühlte das Plasma ab. Protonen und Elektronen konnten sich zu Atomen verbinden. Nun konnten Lichtteilchen umherfliegen, ohne dauernd abgelenkt zu werden. Von da an können wir uns ein Bild machen."

95 Prozent bleiben unsichtbar

Diese Bilder werden durch immer mehr Daten von immer moderneren Satelliten immer genauer. "Früher hieß es: Die Kosmologen machen alles nur ungefähr. Das ist inzwischen überhaupt nicht mehr so. Die Kosmologie ist eine richtige Präzisionswissenschaft geworden."

Ihre Wissenschaftler fanden unter anderem heraus, dass die Materie, die aus Atomen besteht und für Menschen wahrnehmbar ist, nicht ausreicht, um die Vorgänge im Universum zu erklären. "Das Universum besteht erstaunlicherweise nur zu fünf Prozent aus Materie, wie wir sie kennen. 95 Prozent bestehen aus etwas, dem wir Namen gegeben haben, die unser Nichtwissen gut charakterisieren."

25 Prozent sind Dunkle Materie, 70 Prozent Dunkle Energie. "Beide sind durchsichtig. Immerhin klumpt sich Dunkle Materie zusammen. Deswegen können wir sie indirekt über die Gravitation nachweisen. Dunkle Energie ist noch schwieriger zu erfassen: Sie ballt sich nicht zusammen."

Ausgerechnet zur Dunklen Energie hat Wetterich bereits im Jahr 1987 international beachtete, bahnbrechende Arbeiten veröffentlicht. Der Heidelberger gilt als einer der Vordenker der Astrophysik – und davon gab er einen Vorgeschmack an seinem ersten Abend an der JGU. Neun weitere Vorlesungen werden im Rahmen seiner Johannes Gutenberg-Stiftungsprofessur in den kommenden Wochen folgen, in denen Wetterich all die angeschnittenen Themen seines großen Auftakts vertiefen wird. Dazu hat er auch die beiden Nobelpreisträger Prof. Frank Wilczek und Prof. Brian P. Schmidt als Gastredner eingeladen.

Eine reizvolle Aufgabe

"Im Grunde geht es um die einfache Frage: Woher kommt alles?", erklärte Wetterich in einem kurzen Gespräch vor seiner Eröffnungsvorlesung. "Man kann es drehen und wenden, wie man will, die Menschen wollten das schon immer wissen. Es fasziniert sie."

Wetterich wird einige Antworten geben, auch wenn es nicht immer einfach sein wird, die Erkenntnisse der Astrophysik für den Laien verständlich herunterzubrechen. "Es ist eine schwierige Aufgabe, aber eine Aufgabe, die mich reizt. Ich werde es so darstellen, dass man etwas lernt. Das Universum ist toll. Ich habe meinen zweiten Vortrag ganz bewusst noch gar nicht fertiggestellt. Ich will erst einmal sehen: Wie ist mein Publikum?"

Das weiß Wetterich nun. Am kommenden Dienstag muss er seinen Vortrag unter der Überschrift "Und es werde Licht: die kosmische Hintergrundstrahlung" fertig haben. Dann wird es wieder weit nach draußen gehen und tief in die Vergangenheit.