Dunkle Energie stellt Einsteins Kosmos auf die Probe

670 Millionen Galaxien vermessen – neue Daten stellen Einsteins Kosmos auf die Probe

Sechs Jahre Messungen an 670 Millionen Galaxien bestätigen Einsteins Modell – zeigen aber erstmals Hinweise auf eine veränderliche Dunkle Energie.

Das Universum dehnt sich aus. Galaxien driften auseinander, der Raum selbst wird größer. Dass dieser Prozess seit Milliarden Jahren anhält, ist gut belegt. Weniger klar ist, was ihn antreibt – und ob diese treibende Kraft immer gleich wirkt.

Das haben Forscher nun genauer untersucht als je zuvor. Über sechs Jahre hinweg werteten sie Messungen von fast 670 Millionen Galaxien aus. Das Ergebnis bestätigt zwar das bisherige Standardmodell der Kosmologie, schränkt seine Spielräume aber deutlich ein. Zum ersten Mal zeigt sich dabei ein kleiner, messbarer Hinweis darauf, dass die Kraft hinter der Expansion im Lauf der Zeit nicht völlig konstant sein könnte.

Noch ist das kein Umsturz der Physik. Aber es ist ein Befund, der eine der zentralen Annahmen über das Universum vorsichtig infrage stellt: die Rolle der Dunklen Energie.

Vier Messansätze machen die Daten belastbar

Die neuen Ergebnisse stammen aus dem Dark Energy Survey. Das internationale Projekt beobachtete zwischen 2013 und 2019 einen großen Teil des Südhimmels. In dieser Zeit erfassten die Forschenden die Positionen, Formen und Entfernungen von rund 670 Millionen Galaxien. Jede einzelne liefert Hinweise darauf, wie sich der Raum zwischen ihnen ausdehnt.

Die Auswertung stützt sich auf mehrere unabhängige Messverfahren, darunter:

ferne Sternexplosionen vom Typ Ia,
große Galaxienhaufen,
regelmäßige Strukturen im All,
feine Verzerrungen des Lichts durch Gravitation.

Erst das Zusammenspiel dieser vier Ansätze ergibt ein belastbares Gesamtbild. Die neuen Auswertungen sind mehr als doppelt so präzise wie frühere Ergebnisse desselben Projekts. Gleichzeitig bleiben sie mit den bisherigen Daten konsistent.

Ist Dunkle Energie wirklich konstant?

Seit Jahrzehnten beschreibt das Standardmodell der Kosmologie die Expansion des Universums mit einer festen Größe. Diese Annahme ist Teil des theoretischen Rahmens, der auf Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie beruht. In dieser Beschreibung wirkt die treibende Energie der Expansion konstant – unabhängig von Zeit und Raum.

In den vergangenen Monaten sorgten jedoch andere Messprogramme für Diskussionen, weil sie Hinweise auf eine zeitliche Veränderung dieser Energie lieferten. Die neuen Daten aus dem Dark Energy Survey lösen diesen Befund nicht auf. Sie verschieben ihn jedoch. Auch sie lassen sowohl eine konstante als auch eine sich wandelnde Dunkle Energie zu. Zugleich zeigen sie eine leichte Tendenz weg vom klassischen Modell.

„Wir sehen eine leichte Präferenz für eine Abweichung vom Standardmodell“, sagt der Physiker Dragan Huterer. Die Aussage bleibt bewusst vorsichtig. Entscheidend ist, dass dieser Hinweis unabhängig von anderen Projekten entsteht.

Kombination der Messungen ist entscheidend

Huterer betont vor allem den methodischen Fortschritt. „Der Dark Energy Survey hat eine neue Phase der beobachtenden Kosmologie eingeläutet, vor allem durch die Strenge der Analyse und die Vielfalt der verwendeten Messmethoden“, sagt er.

Zum ersten Mal flossen Galaxienhaufen und schwache Gravitationslinsen in eine gemeinsame Auswertung ein. Diese Verbindung galt lange als technisch schwierig. Nun macht sie die Ergebnisse robuster. Astrophysiker Martin Crocce beschreibt den Vorteil so: „Hier wird sichtbar, wie sich aus denselben Himmelsaufnahmen völlig unterschiedliche Informationen gewinnen lassen.“

Neue Teleskope versprechen präzisere Messungen

Mehr als 400 Fachleute aus sieben Ländern werteten die Daten gemeinsam aus. In den kommenden Jahren sollen leistungsstärkere Teleskope noch größere Himmelsbereiche erfassen. Das Vera-C.-Rubin-Observatorium wird den Südhimmel regelmäßig und mit deutlich höherer Auflösung beobachten. Seine Daten sollen die Präzision der heutigen Messungen nochmals deutlich übertreffen.

„Wir haben einen wichtigen Schritt gemacht“, sagt Astrophysikerin Anna Porredon. „Mit neuen Beobachtungen werden sich diese Fragen weiter zuspitzen.“ Ob sich die Dunkle Energie tatsächlich verändert, bleibt offen. Sicher ist: Die Ausdehnung des Universums lässt sich heute genauer verfolgen als je zuvor und jede neue Messung engt die möglichen Erklärungen weiter ein.

Kurz zusammengefasst:

Die Ausdehnung des Universums gilt seit Langem als Folge einer konstant wirkenden Kraft, doch neue Messungen zeigen, dass sich diese Annahme möglicherweise als zu einfach erweist.
Der Dark Energy Survey wertete Daten von rund 670 Millionen Galaxien aus und liefert deutlich präzisere Ergebnisse, die das bisherige Weltmodell zwar stützen, seinen Spielraum aber spürbar einengen.
Es gibt erstmals einen vorsichtigen Hinweis, dass sich die Dunkle Energie im Lauf der kosmischen Geschichte verändern könnte – ein Ergebnis, das die Kosmologie messbarer macht, ohne voreilige Schlüsse zu ziehen.

Übrigens: Ein Planet fast so groß wie Saturn zieht ohne Sonne durch die Milchstraße. Neue Messungen zeigen, dass solche Himmelskörper früher zu normalen Sternsystemen gehörten und später hinausgeschleudert wurden. Mehr dazu in unserem Artikel.