Vor kurzem habe ich einen Artikel über die „Dunkle Energie“ geschrieben. Diese unbekannte Kraft sorgt dafür, dass sich unser Universum schneller ausdehnt als erwartet.
Auch ScienceBlogs.com-Kollege Ethan Siegel hat sich gestern mit diesem Thema befasst. Sein Artikel hat vor allem jede Menge schöne und interessante Bilder – und eines davon möchte ich hier nochmal extra präsentieren.
Gerade wenn es um dunkle Materie oder dunkle Energie geht, werfen manche Leute den Astronomen ja gerne vor, sie hätten sich das alles einfach nur so ausgedacht.
Das ist natürlich nicht so. Es gibt Beobachtungsdaten und auf denen basieren die Aussagen. Ganz besonders schön sieht man das bei dieser Grafik, die aus einem Artikel von Rob Knop et al. stammt:
In diesem Diagramm sind zwei Größen aufgetragen. Auf der horizontalen Achse ist der Wert für ΩM. Das ist der Anteil der Materie (normal und dunkel) im Universum. Auf der vertikalen Achse ist ΩΛ aufgetragen. Das ist ein Dichteparameter der angibt wie viel der Energiedichte im Universum in Form einer kosmologischen Konstante bzw. der dunklen Energie vorliegt.
Ursprünglich stellte sich Einstein vor, dass das Universum rein von der Materie dominiert ist – das würde bedeuten das ΩM=1 und ΩΛ=0 ist.
Heute wissen wir, dass dem nicht so ist. Im Bild oben sind verschiedene Messungen eingetragen, die alle unabhängig voneinander die Werte für ΩM und ΩΛ bestimmt haben, die in unserem Universum möglich sind. In Blau ist beispielsweise der Bereich eingetragen, der mit den usprünglichen Supernova-Messungen vereinbar ist (darüber habe ich ja schon ausführlich berichtet; so wurde die dunkle Energie erst entdeckt). Grün zeigt den Bereich an, der mit den Messungen am kosmischen Mikrowellenhintergrund (auch darüber habe ich hier detailliert geschrieben) zusammenpasst. Und gelb ist der Bereich, der aus Beobachtungen an Galaxienhaufen stammt.
Alle drei Methoden überschneiden sich: und zwar genau dort, wo auch die Linie entlang läuft, auf der ΩM und ΩΛ liegen müssen, wenn wir in einem flachen Universum leben – und auch das wird durch Beobachtungsergebnisse (z.B. der Boomerang-Mission) und theoretische Modelle nahegelegt.
So viele verschiedene Beobachtungsmethoden – und alle kommen zum selben Ergebnis!
Und die Beobachtungen gehen weiter! Zumindest, wenn alles nach Plan läuft. Denn dann soll 2013 der SNAP-Satellit ins Weltall fliegen und dort Supernovae und Gravitationslinsen untersuchen. SNAP wird dabei genau den Bereich untersuchen, in dem sich alle bisherigen Methoden gekreuzt haben (im folgenden Bild grau eingezeichnet):
SNAP ist schon eine Weile mit anderen Ideen zum Projekt JDEM verschmolzen worden. Und dem geht es inzwischen auch immer schlechter, da andere Methoden der Dunkelenergie-Forschung inzwischen viel versprechender erscheinen als die Supernovae, die immer noch gerne Astronomen hereinzulegen versuchen, die sich ihrer als Standardkerzen bedienen wollen. Dazu gab es im Oktober einen schönen – und ernüchternden – Review in Nature, dessen Quintessenz ich hier zusammengefasst hatte. Jüngster Stand ist eine mögliche Fusion von JDEM mit dem ähnlichen ESA-Projekt Euclid, über dessen Schicksal gerade Gutachter beraten …
@Daniel: Danke für den Hinweis! Naja – bis das Ding eventuell im All ist, ändert sich der Name wahrscheinlich noch dreimal 😉
Am Ende wird das Ding bestimmt wieder nach jemand benannt, nach dem eh schon alles benannt ist, wie FERMI…obwohl EINSTEIN wäre mal richtig cool für einen Satellit.
@Florian
hmmm… ich weiss nicht recht wie ich anfangen soll 🙂 Du wirst mich bestimmt gleich für total irre halten aber ich riskiere es mal 😉
ich fange mal am besten so an… also ich weiss dass es mehr quarks sorten gibt als die die unsere materie aufbauen. also die up und down quarks… da haben wir noch strange, bottom usw… ok also, dass es materie in universum geben kann, die sich eigentlich nur gravitativ äussert und sonst keine anderen wechselwirkungen mit der übrigen materie zeigt oder nur eine sehr sehr schwache, dass kann ich mir sehr gut ausmalen. schon mal alleine deswegen weil es eben noch diese anderen „bauteile“ in der natur gibt. wer weiss aus welchen quark-kombinationen diese dunkle materie denn so aufgebaut ist. ich betone aber an diese stelle noch mal das ich ein absoluter laie bin… also hoffe ich, dass Dein urteil über meine gedankengänge nicht all zu vernichtend ausfällt 🙂
so…kommen wir jetzt zu der dunklen energie… ich weiss auch, dass es den Casimir-Effekt gibt. in dem auch gezeigt wird dass im vakuum dauernd fluktuationen gibt in denen teilchen auftauchen und wieder verschwinden… auch wenn nur für einen sehr sehr kurzen zeitraum. also wäre in der richtung zb. auch sinnvoll nach einem „kandidaten“ für dunke energie zu suchen…
das sind dinge um die ich weiss… aber ich hätte da noch etwas was mir so vorschwebt… leider werde ich es nie mathematisch oder sonnst wie angehen können. was wäre wenn diese „kraft“ ein efekt ist ähnlich eines balons, der in sehr dünnen luftschichten eine ausdehnung erfährt weil seine umgebung weniger dicht ist als sein inneres. aber wenn das so wäre was verursacht denn diesen „unterdruck“ der ausserhalb des universums existiert ? wenn das universum ein teil einer d-brane sein sollte oder in ihr eingebettet ist könnte nicht die unterschiedliche dimensionalität diesen „unterdruck“ effekt verursachen, der sich halt nur so für uns äussert als wäre es eine „kraft“ eine „energie“ die das universum beschleunigt expandieren lässt ? ich weiss, dass das alles vielleicht sehr schrägt klingt aber mir war gerade einfach danach *lach ich stelle mir nun mal sehr gerne solche irren dinge vor… wäre zumindest eine schöner stoff für eine scifi geschichte oder ? 😉
@nihil jie: Also was die Quarks angeht: die anderen Quarks sind ja leider nicht stabil. Aber es gibt die Supersymmetrie (https://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2008/09/wissenschaft-am-lhc-die-suche-nach-dunkler-materie.php) und die supersymmetrischen Teilchen könnten durchaus die dunkle Materie bilden.
Was deine Idee mit der „Vakuumsenergie“ angeht: Auch die wurde schon diskutiert (https://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/11/was-ist-dunkle-energie.php). Aber leider stimmen in dem Fall Theorie und Beobachtung sowas von nicht überein: da sind über 100 Größenordnungen Unterschied! Das wirds wohl leider auch nicht sein – obwohl es eine sehr elegante Lösung wäre.
@Florian
ein allgemgeines Anliegen an dieser Stelle:
Ich interessiere mich sehr für Physik und Astronomie und würde gerne mehr über die Teilchenphysik lernen. Die Schulbücher hören bei der Stufe Atomkerne und Elektronen auf. Auf Wikipedia werde ich aus den Artikeln zu diesem Tehma nicht wirklich schlau oder kann es zum grossen Teil (weil ich halt weder Mathe noch Physik studiert habe) nicht nachvollziehen.
Kannst du mir (als Bücherwurm, der du ja aschneinend bist) einfache, verständliche Literatur dazu empfehlen? Oder gäbe es die Möglichkeit, dass du, Ludmilla oder Jörg eine Reihe zu diesem Thema startet?
Und an dieser Stelle auch ein herzliches Dankeschön für deine spannenden und gut geschriebenen Artikel hier.
@Thomas: Ich bin zwar nicht Florian, gebe aber trotzdem mal eine Empfehlung ab… 🙂
Die Bücher „Vom Urknall zum Zerfall“ (Teilchenphysik und Kosmologie) und „Quarks – Urstoff unserer Welt“ (nur Teilchenphysik) von Harald Fritzsch haben mir persönlich sehr gut gefallen; habe sie als Teenager gelesen – was viel dazu beitrug, dass ich später Physik studiert habe! 🙂 Sind vom Niveau her gut verständlich, benutzen praktisch keine Formeln.
Hallo Namenskollege,
vielleicht interessiert es Dich – das ist ein netter Online-Einstieg zum Thema Teilchenphysik:
https://www.teilchenphysik.de/
@Thomas: Brian Green: Der Stoff aus dem der Kosmos ist
Ist auch sehr zu empfehlen!
@Florian
danke für die links.. ich werde es mir morgen mal auf jedenfall durchlesen 🙂
@Florian: Müßte man nicht zumindest erwähnen, dass über die Definition von Materie und Energie noch gar nichts Abschließendes gesagt ist, und daher ΩΛ gar nicht als Gegensatz zu ΩM definiert werden kann? Und wie kannst Du ein Diagramm präsentieren, in dem das Ergebnis Deiner Überlegungen „(normal und dunkel)“ bereits als Voraussetzung verwertet ist? Merkwürdig? Ist das Wissenschaft?
@Markus: „Müßte man nicht zumindest erwähnen, dass über die Definition von Materie und Energie noch gar nichts Abschließendes gesagt ist“
Nein.
„Ist das Wissenschaft?“
Ja.
P.S. Lassen wirs doch einfach, ok? Ich hab echt keine Lust schon wieder die gleiche nervtötende Diskussion mit dir zu führen die du jedesmal führen willst, wenn ich irgendwo dunkle Materie erwähne.
@Jörg
ja Einstein wäre schon nicht schlcht aber man könnte doch auch mal zb. den Ciołkowski (Циолковский) nehmen…. schliesslich zählt er zu den vätern der modernen raumfahrt aber ihn vergisst man viel zu leicht… vielleicht deswegen weil er russe ist, oder weil sein name sich so schlecht lesen und schreiben lässt ? *gg und wenn sie keinen satelliten nach ihm bennene wollen dan wenigstens die träger rakete mit der der satellit ins weltall geschossen wird 🙂 wäre das nicht was ? 😉
@Florian…
ich bin immer noch am lesen… muss Deien verpassten blogs zum thema lesen… 🙂
Ich frag Dir jetzt mal wieder Löcher in den Bauch 🙂
In einem flachen Universum wäre also Omega_D+Omega_M=1, wenn ich das Diagramm richtig verstehe?
Und warum hätte es keinen Urknall gegeben, wenn die Dunkle Energiedichte zu groß und der Materieanteil zu klein wäre (linke oeber Ecke)? Weiß nicht, ob ich das richtig kapiert habe, aber kurz nach dem Urknall gab es die Unterscheidung Materie<-> Energie doch noch nicht. Und was bedeutet der graue Bereich rechts unten?
Warum geht die „normale“, also „helle“ Energie nicht in die Parameter ein?
Schlappohr: „Und warum hätte es keinen Urknall gegeben,“
Ich glaub du stellst die Frage falsch. Es ist wohl eher so das in einem Universum ohne Urknall, das sich nicht ausdehnt die Omegas eben diese Werte haben müssten (der Bereich rechts unten sollte da auch dazu gehören). Denke ich. Was genau damit gemeint ist, kann ich allerdings nicht sagen, dafür bin ich zuwenig Kosmologe. Und die „helle“ Energie wird wohl vernachlässigbar sein bzw. eh schon in O_L drin stecken – in O_M ist ja auch die komplette Materie drin.
@Florian Freistetter
Warum moderierst und loescht du das Licht, es hat sich nur verteidigt, das ist ein Grundrecht das mir hier genommen wird. Ich wurde auf infame Weise angegriffen aber das beruehrt dich nicht. Auch wollte ich nur dazu beitragen, Licht ins schwarze Loch zu bringen, du aber willst es lieber dunkel sehen. Bist du ein Schwarzseher? Ist das die Diktatur der Wissenschaft, die keine andere Sichtweise zulaesst? Der Dogmatismus des 21ten Jahrhunderts? Die Demokratie des Florian Freistetter? Bist du die Lichtgestalt der Scienceblogs? Der Peter Pan der Kosmologie? Robin Hood of the Universe?
Nur zur Info: Nein, hier zu kommentieren ist KEIN Grundrecht. Du darfst und sollst alles sagen können was du willst – aber nicht in meinem Blog. Wenn ich der Meinung bin, das du mir mit deinem Getrolle und deinen Beleidigungen auf die Nerven gehst, dann kann ich deine Kommentare ohne weiters löschen. Oder erwartest du z.B. das eine Zeitung alle Leserbriefe drucken muss, die ihr zugeschickt werden? Nein? Warum soll das dann hier anders laufen?
Und schon wieder jemand, der meint es wäre lustig, Wissenschaftler mit Diktatoren zu vergleichen? Denkst du auch manchmal bevor du irgendwas sagst? In einer Diktatur werden Menschen umgebracht. Ich hab einen Kommentar von dir gelöscht. Also spar dir dein pathetisches Getue; in Zukunft werden deine Kommentare alle ungelesen gelöscht. Du kannst aber gerne ein eigenes Blog aufmachen und da nach Herzenslust über mich schimpfen.
@Florian:
„In einer Diktatur werden Menschen umgebracht.“
Nicht zwingend. Marx/Engels nannten ihre Philosophie z.Bsp. „Diktatur des Proletariats“.