Nobelpreis für ein verrücktes Ergebnis

23. Juni 2014

Wie ist das mit der Ausdehnung des Universums? Bremst sie im Laufe der Jahrmilliarden ab, kehrt sie sich vielleicht sogar ins Gegenteil um? Oder beschleunigt sie sich und alles strebt ewig auseinander? Astronom Prof. Dr. Dr. Brian P. Schmidt erhielt für die Antwort auf diese Frage im Jahr 2011 den Nobelpreis. Zu Gast im Rahmen der diesjährigen Johannes Gutenberg-Stiftungsprofessur von Prof. Dr. Christof Wetterich erzählt Schmidt von seiner Forschung, vom Fußball und von einer Prinzessin.
 

"Der Fußball ist nicht stark genug, um mit uns zu konkurrieren", freut sich Prof. Dr. Christof Wetterich beim Blick auf die Neugierigen, die sich zum siebten Abend seiner Vorlesungsreihe "Vom Urknall zur Dunklen Energie – Eine Zeitreise durch das Universum" im RW1, dem größten Hörsaal auf dem Gutenberg-Campus, versammelt haben. Ein wenig übertreibt der 15. Träger der Johannes Gutenberg-Stiftungsprofessur da allerdings. Die Reihen haben sich etwas gelichtet, die WM fordert durchaus ihren Zoll.

Diesmal begrüßt Wetterich mit Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Brian P. Schmidt von der Australian National University im australischen Canberra nicht nur einen weltbekannten Astronomen und Nobelpreisträger, sondern auch einen gewieften Entertainer in Sachen Wissenschaft. Schmidts Vortrag "The Accelerating Universe" gerät zur aufregenden Show, die bildgewaltig und mit einer Prise Humor daherkommt.

Großes Universum, kleine Menschheit

Der 47-Jährige lädt zu einer Expedition in den Kosmos. "Sie sollen begreifen, wie groß das Universum ist und wie klein wir sind." Ein Bild der Erde taucht auf der Leinwand des Hörsaals auf. "Das Licht hat eine Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern in der Sekunde. Es könnte in einer Sekunde siebeneinhalb Mal die Erde umkreisen."

Hinzu kommt der Mond: Das Licht braucht 1,5 Sekunden vom Trabanten zur Erde. Nun erscheint ein Glutball: Die Distanz zur Sonne beträgt acht Minuten. "Der nächste Stern ist Alpha Centauri, er ist 4,3 Lichtjahre entfernt." Szenenwechsel: Ein Fußballfeld in sattem Grün ist zu sehen. "Stellen Sie sich vor, unsere Sonne hätte die Größe eines Fußballs. Dann läge Alpha Centauri ungefähr in ... Brasilien!" Die Fußballweltmeisterschaft lässt grüßen.

Schmidt reist weiter durchs Universum: Unsere Milchstraße hat einen Durchmesser von rund 100.000 Lichtjahren, der nächste Sternenhaufen ist 185.000 Lichtjahre entfernt. Es gibt Milliarden von Galaxien.

"1916 begannen wir, das Universum wirklich zu verstehen. Wir nahmen das Licht der Sterne und fächerten es auf in einem Spektrum. Jedes Element hinterlässt dort seinen Fingerabdruck." Auch hier liefert der Astronom ein Bild. Wie ein Regenbogen leuchtet das Spektrum eines Sterns. Ganz links beginnt es mit kurzwelligem Violett, rechts läuft es in immer dunkler werdenden langwelligen Rottönen aus.

Galaxien entfernen sich

Ebenfalls 1916 entdeckte der Amerikaner Vesto Slipher, dass sich das Spektrum der Nebel im Weltraum, der Galaxien, in Richtung Rot verschob. Schmidt erklärt, was das bedeutet: "Stellen Sie sich vor, ein Polizeiauto mit Sirene kommt auf Sie zu. Der Ton, den die Sirene aussendet, wird gestaucht, er klingt für Sie höher. Wenn das Auto an Ihnen vorbeigefahren ist und sich entfernt, wird der Ton tiefer, die Schallwellen werden gedehnt."

Genauso verhält es sich mit dem Licht. Slipher stellte längere, gedehntere Lichtwellen fest als erwartet. Das heißt: Die Galaxien entfernen sich voneinander. Damit war klar, dass sich das Universum ausdehnt. "Daraus wiederum ergab sich der Gedanke des Big Bang. Denn wenn man den Film rückwärts laufen ließ, musste man zwangsläufig zum Urknall kommen."

Doch wie genau steht es mit der Ausdehnung des Universums? Bleibt sie über Milliarden von Jahren gleich? Beschleunigt sie sich? Wird sie langsamer? Dem wollte Schmidt in den 1990er-Jahren mit seinem High-z Supernova Search Team auf den Grund gehen.

"Das Universum ist voll von Dingen, die sich anziehen. Daraus sollte sich ergeben, dass sich das Universum früher schneller ausdehnte, dass die Gravitation diese Ausdehnung abbremst." Das High-z Team untersuchte Supernovas, spektakulär explodierende Sterne. Diese Lichtereignisse ermöglichten eine recht genaue Messung.

Kein plausibles Ergebnis

"Ein zweites Team, das Supernova Cosmology Project von Saul Perlmutter, arbeitete ebenfalls daran. Wir nutzten dieselben Teleskope, sahen uns ständig, aber wir waren Konkurrenten. So was beflügelt die Wissenschaft", meint Schmidt grinsend.

"1998 bekamen wir dann ein verrücktes Ergebnis: Die Ausdehnung des Universums beschleunigt sich." Das "Accelerating Universe" war am Horizont der Wissenschaft aufgetaucht. "Mir gefiel das nicht. Ich wollte, dass unser Ergebnis falsch ist." Doch das Supernova Cosmology Project kam zum selben Schluss.

Irgendetwas musste das Universum auseinanderdrängen. Ein neues Modell des Kosmos entstand: Gewisse Kräfte bremsen die Ausdehnung des Universums, andere fördern sie. "30 Prozent bremsen", präzisiert Schmidt, "70 Prozent beschleunigen." Schwarze Materie und Schwarze Energie kamen ins Spiel. Die Atome, wie sie bekannt sind, sollten nur noch 5 Prozent des Universums ausmachen. 25 Prozent sollten Dunkle Materie sein und 70 Prozent Dunkle Energie, der Beschleuniger der Ausdehnung.

Eine schwangere Prinzessin

"Nun könnten Sie einwenden: Da erfindet man einfach 95 Prozent des Universums hinzu, 95 Prozent, die wir heute nicht mal messen können. Kann man das einfach so tun?" Schmidts lakonische Antwort: "Ich sage nicht, dass dieses Modell des Universums perfekt ist, aber es sagt all das vorher, was wir messen."

Die Dunkle Energie wird das Universum weiter auseinanderdrängen, irgendwann werden andere Galaxien nicht mehr zu beobachten sein, sie werden am Wahrnehmungshorizont verschwinden. Dann wird die Milchstraße allein sein. "Und ich werde arbeitslos", meint der Astronom Schmidt mit Blick in eine Milliarden Jahre entfernte Zukunft.

Im Jahr 2011 erhielten Perlmutter und Schmidt den Physik-Nobelpreis für ihre Entdeckungen. "Die Leute fragen mich immer: Wie ist das, den Nobelpreis zu bekommen? Ich sage es Ihnen: Du triffst den König und sie leihen dir eine Prinzessin als Begleitung – zumindest in meinem Fall. Sie war damals im sechsten Monat schwanger und ich hatte viel Spaß in ihrer Gesellschaft", erzählt der Entertainer Schmidt ausnahmsweise von Details, die so gar nichts mit dem großen weiten Universum zu tun haben.