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 Post subject: Über die Ausdehnung des Universums ..
PostPosted: 16.11.2012, 20:51 
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Folgenden Artikel habe ich heute auf welt.de gefunden und gelesen.
Was haltet Ihr davon ?

Gibt es nun dunkle Energie - oder wie wird hier so schön gefragt - oder ist sie nur eine Illusion, da die Schwerkraft anders funktioniert, als wir bisher glaubten ..?

... hier nun ein langer, aber spannender Artikel, den ich zur Diskussion stelle:

Quote:
16 Minuten vor dem Ende der Zeit explodiert die Erde

Es ist eines der größten Rätsel der Wissenschaft: Die Dunkle Energie
bläht das Universum immer schneller auf – im schlimmsten Falle, bis es
zerreißt. Astronomen wollen nun Licht ins Dunkel bringen.


Der Kosmos wächst wie ein Hefekuchen. Jeder Punkt entfernt sich von jedem anderen, und
je weiter zwei Punkte voneinander entfernt sind, desto schneller wächst ihre Distanz. Doch
anders als bei einem Hefekuchen beschleunigt sich die Ausdehnung des Weltalls auch noch
– statt wie erwartet von der Schwerkraft der Sterne und Galaxien langsam abgebremst zu
werden.
Diese überraschende Entdeckung wurde 2011 mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet.
Doch erklären lässt sich das Phänomen bislang nicht. In Anlehnung an die ebenfalls
rätselhafte und schon früher entdeckte Dunkle Materie tauften die Forscher das Phänomen
Dunkle Energie.

Diese Dunkle Energie stellt Beobachtungen zufolge sogar den Löwenanteil des Kosmos. Der
besteht nur zu 4,5 Prozent aus sichtbarer Materie, aus der Sterne, Planeten und Menschen
aufgebaut sind. Rund fünfmal häufiger ist die unsichtbare Dunkle Materie, die sich nur über
ihre Schwerkraft verrät, und deren Natur ebenfalls ungeklärt ist. Der Rest des Universums,
knapp 73 Prozent, ist Dunkle Energie.

Forscher halten dabei drei Varianten für möglich: Die Dunkle Energie könnte ein zuvor
unentdecktes Kraftfeld sein, das den gesamten Raum erfüllt. Ihre Energiedichte sollte dann
nach und nach abnehmen, während der Raum wächst und damit die Dunkle Energie
verdünnt.
Oder die Dunkle Energie ist eine Eigenschaft des Raumes selbst. Die Allgemeine
Relativitätstheorie von Albert Einstein kennt eine solche Eigenschaft in Form einer
sogenannten Kosmologischen Konstante.
Ihre Energiedichte sollte dann über die Zeit konstant bleiben. Und schließlich könnte die
Dunkle Energie auch eine Illusion sein, die darauf hinweist, dass die Schwerkraft anders
funktioniert als wir derzeit glauben.

Großes wissenschaftliches Mysterium

"Die Dunkle Energie ist eines der großen wissenschaftlichen Mysterien unserer Zeit, daher ist
es nicht überraschend, dass viele Forscher an ihrer Existenz zweifeln", betont Bob Nichol
von der Universität Portsmouth (Link: *** The link is only visible for members, go to login. ***) in Großbritannien.
Doch das Phänomen ist real, wie eine Studie seiner Hochschule und der Ludwig-Maximilians
-Universität München gezeigt hat. Zumindest sind sich die Autoren zu 99,996 Prozent sicher,
das die Dunkle Energie wirklich existiert, wie sie in den "Monthly Notices of the Royal
Astronomical Society (Link: *** The link is only visible for members, go to login. ***) " (MNRAS)
berichten.

Das britisch-deutsche Team hatte die Temperaturschwankungen im Echo des Urknalls
analysiert, der sogenannten kosmischen Hintergrundstrahlung. Die Dunkle Energie soll dabei
der Theorie zufolge für leicht wärmere Stellen im Urknall-Echo verantwortlich sein, indem sie
Lichtteilchen, die große Klumpen Masse durchfliegen, etwas mehr Energie verleiht.
Die Analyse kommt zu einer Wahrscheinlichkeit von 99,996 Prozent dafür, dass die Dunkle
Energie tatsächlich für die wärmeren Teile der Hintergrundstrahlung verantwortlich ist.

Woraus Dunkle Energie besteht, ist völlig unklar.

"Aufgrund unserer neuen Arbeit sind wir sicherer als je zuvor, dass diese exotische
Komponente des Universums real ist", erläutert Nichol in einer Mitteilung seiner Universität.
"Selbst wenn wir immer noch keine Ahnung haben, woraus sie besteht."
Aufschluss über die Natur der Dunklen Energie erhoffen sich Forscher unter anderem vom
Dark Energy Survey DES (Link: *** The link is only visible for members, go to login. ***) , der noch in diesem Jahr an den
Start gehen soll. Mit einer 570-Megapixel-Kamera von der Größe einer Telefonzelle soll der
DES in den nächsten fünf Jahren insgesamt ein Achtel des Nachthimmels absuchen und
dabei rund 300 Millionen Galaxien aufnehmen und analysieren.

In einem einzigen Schnappschuss kann die Kamera mehr als 100.000 Galaxien ablichten
und bis zu acht Milliarden Lichtjahre tief in den Kosmos blicken. Und da so ein Blick in die
Tiefe des Kosmos auch immer ein Blick zurück in der Zeit ist, werden sich aus dem Katalog
die vergangenen acht Milliarden Jahre der Entwicklung des Weltalls rekonstruieren lassen.
"Die Ergebnisse dieser Durchmusterung werden uns einem Verständnis des Mysteriums der
Dunklen Energie und ihrer Bedeutung für das Universum näherbringen", ist James Siegerist
vom US-Energieministerium überzeugt, das den DES finanziert.

Vier Tests der Dunklen Energie

Mit den DES-Daten sollen vier verschiedene Tests der Dunklen Energie möglich werden. Die
Analyse von Galaxienhaufen zeigt, wie stark die Dunkle Energie in den verschiedenen
Stadien der kosmischen Entwicklung die Zusammenballung der Galaxien gebremst und
damit deren Schwerkraft entgegenwirkt hat.

Ähnliches sollte sich auch aus der Kartierung der Dunklen Materie schließen lassen. Sie
macht sich im DES indirekt bemerkbar, indem sie mit ihrer Schwerkraft das Licht ferner
Galaxien ablenkt – Astronomen bezeichnen das als schwachen Gravitationslinseneffekt.
Außerdem verrät die Helligkeit bestimmter Supernova-Explosionen, wie hoch die
Expansionsgeschwindigkeit des Weltalls zu unterschiedlichen kosmischen Epochen
gewesen ist. Auf diese Weise war die Dunkle Energie 1998 ursprünglich entdeckt worden.
Die DES-Forscher hoffen auf rund 4000 solcher Supernovae in ihren Daten.
Und schließlich lässt sich auch aus der großräumigen Verteilung der Galaxien im Kosmos die
Wirkung der Dunklen Energie herauslesen. Die Forscher suchen dabei nach Spuren einer Art
Schallwellen aus dem ganz jungen, heißen Universum.

Diese sogenannten akustischen Baryon-Oszillationen entstanden als Kräusel in der heißen
Ursuppe aus Materie und Strahlung und haben sich sowohl in die Kosmische
Hintergrundstrahlung eingeprägt, als auch in die großräumige Verteilung der Materie, also
etwa der Galaxien. Auch sie verraten die Entwicklung der Expansionsgeschwindigkeit des
Weltalls.

Blick in die Vergangenheit

Den akustischen Baryon-Oszillationen widmet sich auch der Baryon Oscillation
Spectroscopic Survey BOSS (Link: *** The link is only visible for members, go to login. ***) , der bereits rund 500.000
Galaxien aus einer Entfernung von bis zu sieben Milliarden Lichtjahren neu katalogisiert und
vermessen hat.
Das Projekt ist Teil des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) und soll in den beiden kommenden
Jahren eine dreidimensionale Karte des von ihm beobachteten Ausschnitts des Weltalls
erzeugen. Dafür wird BOSS insgesamt rund 1,5 Millionen große Galaxien vermessen.
Doch BOSS schaut noch weiter zurück in die Vergangenheit: Erstmals hat das Projekt die
Ausdehnung des Kosmos vor rund elf Milliarden Jahren gemessen. Dazu haben die
Astronomen rund 48.000 aktive Galaxienkerne kartiert.
Diese sogenannten Quasare gehören zu den hellsten Objekten im Weltall und sind daher
noch über gigantische Entfernungen zu sehen. Damit leuchten sie aus einer fernen
Vergangenheit zu uns. Die von BOSS kartierten Quasare sind zu einer Zeit zu sehen, als das
Universum erst rund drei Milliarden Jahre alt war.

Dunkle Energie beschleunigt die Ausdehnung

Auf dem Weg zu uns durchquert ihr Licht zahlreiche kosmische Gaswolken, die einen Teil
des Quasarlichts schlucken und so jeweils Schatten darin hinterlassen. Anhand dieser
Schatten, den Absorptionslinien des Gases, können die Astronomen eine dreidimensionale
Karte der Materieverteilung im beobachteten Bereich erstellen und daraus die
Expansionsrate des Universums zu der beobachteten Epoche bestimmen.

Es zeigt sich, dass die Schwerkraft vor elf Milliarden Jahren noch die Oberhand besaß. Die
Materiedichte war damals noch so groß, dass die Gravitation die Ausdehnung des
Universums abgebremst hat. Seitdem hat die Ausdehnung des Weltalls die Materie so stark
verdünnt, dass heute die Dunkle Energie dominiert und die Ausdehnung beschleunigt.
"Keine Methode ist jemals zuvor in diese urzeitliche Ära vorgedrungen", betont BOSSChefwissenschaftler
David Schlegel vom Lawrence Livermore Berkeley National Laboratorym in einer Mitteilung.

"Damals verlangsamte sich die Ausdehnung des Universums. Heute beschleunigt sie sich.
Wie die Dunkle Energie den Übergang von der Abbremsung zur Beschleunigung geschafft
hat, ist eine der schwierigsten Fragen der Kosmologie."

"Euclid" soll Milliarden Galaxien vermessen

Die Europäische Raumfahrtagentur Esa plant derweil ein eigenes Weltraumteleskop zur
Erkundung der Dunklen Energie. Der Satellit "Euclid" soll die dreidimensionale Verteilung von
rund zwei Milliarden Galaxien bis zu einer Entfernung von zehn Milliarden Lichtjahren
kartieren und dazu ein Drittel des gesamten Himmels absuchen. Damit lassen sich immerhin
zwei Drittel der Entwicklungsgeschichte des Universums rekonstruieren.
"Das wird uns nicht nur interessante Einblicke in die Evolution von Galaxien und
Galaxienhaufen bringen", betont der deutsche Vertreter im "Euclid"-Vorstand, Ralf Bender
vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (Link: *** The link is only visible for members, go to login. ***) in Garching bei
München.
"Wir werden auch in der Lage sein, die beschleunigte Ausdehnung des Universums besser
zu verstehen. Das bringt uns hoffentlich einer Lösung des Rätsels der Dunklen Energie einen
großen Schritt näher."

Kosmische Beschleunigung ist enorm komplex

In den USA haben die Forschungsstiftung NSF, die Raumfahrtbehörde Nasa
(Link: *** The link is only visible for members, go to login. ***) und das Energieministerium DOE im Jahr 2005 eine Dark Energy
Task Force (DETF) gegründet. "Nichts weniger als eine Revolution in unserem Verständnis
der grundlegenden Physik ist nötig, um die kosmische Beschleunigung voll zu verstehen", ist
die DETF überzeugt.
Die NSF plant ein Großteleskop, das mit einer Drei-Milliarden-Pixel-Kamera den gesamten
Himmel etwa zweimal wöchentlich ablichten soll. Ziel dieses Large Synoptic Survey
Telescopes (LSST) sind unter anderem detaillierte Tests der Dunklen Energie.
Eine Kernfrage ist bei allen Projekten die sogenannte Zustandsgleichung der Dunklen
Energie. Sie beschreibt das Verhältnis von Dichte und Druck der Dunklen Energie und lässt
sich etwa aus der gleichzeitigen Analyse des schwachen Gravitationslinseneffekts und der
akustischen Baryonen-Oszillationen bestimmen.
Für eine kosmologische Konstante erwarten Forscher einen Wert von -1 für dieses
Verhältnis. Ist die Dunkle Energie dagegen ein zuvor unentdecktes Feld, dessen
Energiedichte mit der Zeit abnimmt, sollte das Verhältnis darüber liegen, beispielsweise bei - 0,9.

Zerreißt das Universum?

Das Verhältnis entscheidet aber nicht nur über die Natur der Dunklen Energie, sondern auch
über das Schicksal des Universums: Sollte der Wert unterhalb von -1 liegen, also etwa bei -
1,1, droht sich die Expansion des Universums so unaufhaltsam zu beschleunigen, dass es
irgendwann auseinander gerissen wird.
In Anlehnung an die englische Bezeichnung für den Urknall, Big Bang, sprechen Astronomen
vom Big Rip. Wie ein solcher Big Rip ablaufen würde, haben Forscher um Xiao Dong Li von
der Chinesischen Akademie der Wissenschaften auf Basis der heute verfügbaren Daten
schon mal ausgerechnet.

Im schlimmsten Fall beträgt die Zeit, bis das Universum in einem Big Rip endet, 16,7
Milliarden Jahre", schreiben die Autoren im Journal "Science China – Physics, Mechanics &
Astronomy". Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, wird in diesem Szenario 32,9 Millionen
Jahre vor dem Big Rip auseinander gerissen. Zwei Monate vor dem Ende wird die Erde von
der Sonne gerissen, fünf Tage vor dem Ende der Mond von der Erde. Die Sonne wird 28
Minuten vor dem Ende der Zeit zerstört, und 16 Minuten vor dem Ende wird die Erde
explodieren.

Ob es dazu kommen wird, ist völlig offen. Zurzeit ergeben die Analysen einen Wert von -0,98
für das Verhältnis von Dichte und Druck der Dunklen Energie – plus oder minus zehn
Prozent, wie das US-Journal "Science" berichtet. Je genauer die Analysen werden, desto
mehr scheint sich das Verhältnis dem Wert -1 anzunähern.
Allerdings bleiben bei solchen, auf Messungen beruhenden Werten stets Unsicherheiten.
Möglicherweise werde sich auf diese Weise also nie entscheiden lassen, was die Dunkle
Energie tatsächlich ist, schreibt "Science" und zitiert Simon White vom Max-Planck-Institut für
Astrophysik (Link: *** The link is only visible for members, go to login. ***) in Garching: "Ein Teil des Rätsels ist, dass wir
keine Ahnung haben, ob wir jemals eine Lösung finden werden."
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