Ein Universum aus Nichts - ... und warum da trotzdem etwas ist

Reifezeit in eine Periode fiel, in der so viele neue und aufregende, aber auch vorläufige Behauptungen auf meinem eigenen Gebiet, der Teilchenphysik, sich als ungerechtfertigt erwiesen haben. Entdeckungen, die von einer behaupteten fünften Kraft in der Natur über das Auftauchen neuer Elementarteilchen bis hin zu der Vermutung reichten, unser Universum insgesamt würde rotieren, sind mit großem Bohei aufgetaucht und wieder verschwunden.
    Im Hinblick auf die behauptete Entdeckung eines sich beschleunigenden Universums war die größte Sorge, dass ferne Supernovae vielleicht schwächer erscheinen, als man von ihnen erwartet – nicht wegen einer beschleunigten Expansion, sondern allein deshalb, weil sie entweder a) schwächer sind oder b) eine in der Frühzeit vorhandene Ansammlung von intergalaktischem oder galaktischem Staub sie möglicherweise zum Teil verdunkelt.
    Dessen ungeachtet hat sich im vergangenen Jahrzehnt gezeigt, dass die Beweise für eine Beschleunigung überwältigend und fast unabweisbar geworden sind. Zuerst hat man viele weitere Supernovae mit starker Rotverschiebung gemessen. Diese Daten haben nach einer kombinierten Analyse der Supernovae beider Gruppen, die im Jahr nach der Veröffentlichung durchgeführt wurde, zu folgender Grafik geführt:

    Damit man besser erkennen kann, ob die Kurve Entfernung vs. Rotverschiebung aufwärts oder abwärts gekrümmt ist, haben die Beobachter als Orientierungshilfe in der oberen Hälfte der Grafik eine von links unten nach rechts oben ansteigende Gerade eingezeichnet. Sie verläuft durch die Daten, die nahe gelegene Supernovae repräsentieren. Die Steigung der Gerade gibt die heutige Expansionsrate wieder. In der unteren Hälfte der Abbildung ist diese Gerade als Orientierungshilfe in die Horizontale verlegt. Würde das Universum abgebremst, wie man 1998 erwartet hatte, so fiele die ferne Supernova mit einer nahe bei 1 liegenden Rotverschiebung (Z) unter die Gerade. Wie jedoch zu sehen ist, finden sich die meisten Daten oberhalb der Gerade. Das ist auf einen von zwei Gründen zurückzuführen. Entweder

    (1) die Daten sind falsch oder
    (2) die Expansion des Universums beschleunigt sich.
    Wählen wir für den Augenblick die zweite Möglichkeit und fragen: »Wie viel Energie müssten wir in den leeren Raum stecken, damit die beobachtete Beschleunigung zustande kommt?« Die Antwort, die wir dazu erhalten, ist bemerkenswert: Die durchgezogene Kurve, welche die Daten am besten zusammenfasst, entspricht einem flachen Universum, bei dem 30 Prozent der Energie in Materie und 70 Prozent im leeren Raum enthalten sind. Bemerkenswerterweise ergibt das genau den Betrag, der erforderlich ist, damit ein flaches Universum mit der Tatsache in Einklang steht, dass nur 30 Prozent der notwendigen Masse innerhalb von Galaxien und Clustern sowie deren Umgebung vorliegen. Damit ist eine offensichtliche Übereinstimmung erzielt worden.
    Weil aber die Behauptung, dass 99 Prozent des Universums unsichtbar seien (das 1 Prozent sichtbare Materie ist eingebettet in ein Meer Dunkler, von Energie umgebener Materie im leeren Raum), in die Kategorie »außerordentliche Behauptung« fällt, sollten wir auch die erste der beiden oben aufgeführten Möglichkeiten ernsthaft in Erwägung ziehen – dass nämlich die Daten falsch sind. In den letzten zehn Jahren haben jedoch alle übrigen Daten der Kosmologie weiterhin das übereinstimmende Bild eines schäbigen, flachen Universums bekräftigt, in dem die dominante Energie im leeren Raum residiert und in dem alles, was wir sehen können, weniger als 1 Prozent der Gesamtenergie ausmacht, während der Rest aus irgendeiner noch unbekannten, neuen Art von Elementarteilchen besteht.
    Zuerst sind bessere Daten zur Evolution von Sternen herangezogen worden, als neue Satelliten uns Informationen zur Häufigkeit von Elementen in alten Sternen geliefert haben. Mit ihnen konnten mein Kollege Chaboyer und ich 2005 eindeutig nachweisen, dass die Unsicherheiten bei den Schätzungen des Alters des Universums unter Verwendung dieser Daten nun klein genug waren, um eine Lebenszeit von weniger als elf Milliarden Jahren ausschließen zu können. Das wiederum war nicht mit einem Universum in Einklang zu bringen, das keine Energie im leeren Raum enthielt. Weiterhin gilt: Da wir nicht sicher sind, dass diese Energie auf eine kosmologische Konstante