Beck Wissen - Antimaterie - Auf der Suche nach der Gegenwelt

verteilt. Sie sind in Haufen konzentriert, die unterschiedlich viele Sternsysteme enthalten können. Unser Milchstraßensystem gehört zu einem Galaxienhaufen, der als „Lokale Gruppe“ bezeichnet wird und etwa 25 Galaxien verschiedenen Typs enthält. Es gibt aber auch viel objektreichere Galaxienhaufen wie z.B. den Virgo-Haufen mit rd. 2500 Mitgliedern.
    Untersucht man den heute überschaubaren Teil des Universums, in dem sich mehrere 100 Milliarden Sternsysteme befinden, in großen Skalen, stellt man noch übergeordnete Strukturen fest. Man spricht von einer wabenartigen Anordnung der Galaxienhaufen, eine Art aneinanderstoßende Zellen, deren Inneres keine leuchtende Materie enthält. Es sind vielleicht sogar Galaxien, bei denen das Innere der „Waben“ weitgehend leer ist. Längs der Zellwände findet sich eine dünne Galaxienschicht. Innerhalb der Wände sind aber auch Verstärkungen vorhanden. Diese Haufenketten laufen schließlich in sehr objektreichen Knoten zusammen, den sogenannten Superhaufen, in deren Zentren sich jeweils besonders auffällige Galaxienhaufen befinden.
     
     
Nebelflucht und Evolution des Universums
     
    Was bedeuteten nun diese Befunde für unsere Vorstellungen von der Welt im großen?
    Schon mehr als zehn Jahre vor der Entdeckung der Existenz extragalaktischer Sternsysteme hatte Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlicht. Sie revolutionierte die bis dahin gültigen Vorstellungen von Raum und Zeit. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist die Theorie der Gravitation. Während sich die Anziehungskräfte zwischen den Massen nach der bestens bewährten Newtonschen Theorie gleichsam mit unendlicher Geschwindigkeit ausbreiten, gibt es bei Einstein diese mysteriöse Fernwirkung nicht mehr. Einstein formulierte vielmehr eine Feldtheorie der Gravitation. Zunächst denkt man dabei an die Aufklärung der magnetischen oder elektrischen Fernwirkungen, die ebenfalls durch eine Feld-theorie beseitigt wurden. Demnach verleiht eine magnetische oder elektrische Ladung dem sie umgebenden Raum eine Eigenschaft, der als magnetisches oder elektrisches Feld bezeichnet wird. Die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle kommt durch eine Störung des Feldes zustande. In der Einsteinschen Theorie ist die Beziehung zwischen Feld und Raum jedoch noch von anderer Art: Dem Raum wird durch die Anwesenheit der Massen eine Struktur verliehen, von der die Bewegungen der Massen bestimmt werden. Würde man die Massen aus dem Raum – der als vierdimensionales raum-zeitliches Kontinuum zu verstehen ist – entfernen, so verschwände gleichzeitig der Raum selbst. Nach der Newtonschen Physik wäre auch ein leerer Raum ohne Massen denkbar.
    Einsteins Theorie der Gravitation, deren Richtigkeit inzwischen innerhalb ihrer Gültigkeitsgrenzen bestens bestätigt ist, gestattet es ihrer Natur nach, Aussagen über die Welt als Ganzes zu machen. Sie stellt deshalb auch die Grundlage aller modernen kosmologischen Untersuchungen, Hypothesen und Theorien dar. Einstein unternahm schon kurz nach der Formulierung der Theorie den Versuch, aus ihr ein Weltmodell abzuleiten. Dabei ging er von der Annahme aus, daß die durchschnittliche Materiedichte im gesamten Universum konstant sei und daß es im Universum keinerlei irgendwie bevorzugte Richtungen gibt (Homogenität und Isotropie). Die ursprünglichen Feldgleichungen veränderte Einstein durch die Hinzufügung einer sogenannten kosmologischen Konstanten, deren positiver Wert der Existenz einer Abstoßungskraft entspricht, die der Entfernung direkt proportional ist. Auf dieser Grundlage erhielt er einen riesigen statischen Kugelraum. Die Summe aller Raumkrümmungen, die durch die im Kosmos vorhandenen Massen bedingt sind, bewirken eine Gesamtkrümmung, die den Raum in sich selbst zurückführt. Der Kosmos ist demnach zwar grenzenlos, aber nicht unendlich. Das Volumen des geschlossenen Kosmos kann berechnet werden. Das zweidimensionale Analogon ist die Kugeloberfläche. Man kann den endlichen Wert einer Kugeloberfläche zwar angeben, gelangt aber auf der Fläche selbst niemals an eine Grenze. Ein Lichtstrahl, in Einsteins statischem Kosmos einmal irgendwo ausgesendet, gelangt nach einer bestimmten Zeit an seinen Ausgangspunkt zurück.
    Schon 1922 konnte der russische Mathematiker und Physiker A. A. Friedmann jedoch zeigen, daß Einstein seine eigenen Gleichungen falsch angewendet hatte. Nach Friedmanns Studie „Über die Krümmung des Raumes“ kann es auf der