Ein Universum aus Nichts

alt!
    Ich hätte mir nie vorstellen können, dass wir zu meinen Lebzeiten eine solche Genauigkeit erreichen würden. Da wir nun aber darüber verfügen, können wir bestätigen, dass ein Universum mit der gemessenen heutigen Expansionsrate ohne Dunkle Energie keinesfalls so alt sein könnte – insbesondere nicht ohne eine Dunkle Energie, die sich letztlich wie eine kosmologische Konstante verhält. Anders gesagt, es handelt sich um Energie, die im zeitlichen Verlauf konstant zu bleiben scheint.
    Mit dem nächsten wissenschaftlichen Durchbruch konnten Beobachter exakt messen, wie Materie sich in kosmischen Zeiträumen in Form von Galaxien zusammengeballt hat. Das Ergebnis hängt mit der Expansionsrate des Universums zusammen, weil die anziehende Kraft, die Galaxien aufeinander zu fallen lässt, gegen die kosmische Expansion arbeitet, die Materie auseinandertreibt. Je größer die Energie des leeren Raums, desto früher wird sie zur beherrschenden Energie des Universums werden. Entsprechend früher wird das wachsende Expansionstempo schließlich den schwerkraftbedingten Kollaps der Materie in immer größeren Maßstäben beenden.
    Mit der Messung der schwerkraftbedingten Haufenbildung hat man also erneut bestätigen können, dass das einzige mit der beobachteten großräumigen Struktur des Universums übereinstimmende flache Universum ungefähr 70 Prozent Dunkle Energie einschließt. Diese Dunkle Energie verhält sich mehr oder weniger wie eine kosmologische Konstante.
    Unabhängig von diesen indirekten Erkundungen der Expansionsgeschichte des Universums haben die Supernova-Beobachter ausführlich eine Reihe von Wegen getestet, auf denen ihre Analysen durch systematische Fehler beeinflusst werden konnten (darunter auch die Möglichkeit, dass vermehrter Staub in großen Entfernungen Supernovae schwächer erscheinen lässt), und diese Fehlerquellen nacheinander ausgeschlossen.
    Zu einem der wichtigsten Tests gehörte es, in die Vergangenheit zurückzublicken.
    In einer früheren Phase der Geschichte des Universums, als das, was nun unsere aktuelle beobachtbare Region ausmacht, noch viel kleiner war, war die Materiedichte viel größer. Dagegen bleibt die Energiedichte des leeren Raums im Lauf der Zeit gleich, falls sie sich aus einer kosmologischen Konstante – oder etwas in dieser Art – ableitet. Als das Universum noch nicht einmal halb so groß war wie heute, wäre die Energiedichte der Materie also größer gewesen als die Energiedichte des leeren Raums. Die auf die Expansion wirkende Gravitationskraft wäre demnach auf die Materie zurückzuführen gewesen, und das Universum wäre verlangsamt worden.
    In der klassischen Mechanik gibt es einen Namen für den Punkt, an dem ein System seine Beschleunigung ändert und insbesondere nicht mehr langsamer, sondern schneller wird – er heißt »Ruck«. 2003 organisierte ich an meiner Universität eine Konferenz, die sich mit der Zukunft der Kosmologie befassen sollte. Unter anderem lud ich Adam Riess ein, der beim Projekt High-Z Supernova mitgemacht und mir mitgeteilt hatte, er habe bei der Konferenz etwas Interessantes vorzustellen. Dem war in der Tat so. Am nächsten Tag brachte die New York Times in ihrem Bericht über die Konferenz ein Foto von Riess – neben der Schlagzeile »Cosmic Jerk Discovered« (Kosmischer Ruck/Trottel entdeckt). Ich habe das Foto aufgehoben und sehe es mir immer wieder einmal gern an.
    Die detaillierte Aufzeichnung der Expansionsgeschichte des Universums zeigt, dass es von einer Periode der Verlangsamung zur Beschleunigung überging. Das verlieh der Behauptung zusätzliches Gewicht, dass die ursprünglichen Beobachtungen, aus denen die Existenz Dunkler Materie hervorging, in der Tat korrekt waren. Nachdem mittlerweile so viele weitere Belege verfügbar sind, ist nur schwer vorstellbar, dass wir uns irgendwie auf ein vergebliches Bemühen einlassen, wenn wir uns an diesem Bild orientieren. Ob man es mag oder nicht, die Dunkle Energie scheint uns zu bleiben – oder zumindest so lange zu bleiben, bis sie sich auf irgendeine Weise wandelt.
    Ursprung und Art der Dunklen Energie stellen heute ohne jeden Zweifel das größte Mysterium der Grundlagenphysik dar. Wir verstehen im Grunde nicht, wo sie herkommt und warum sie den vorliegenden Wert besitzt. Deshalb haben wir auch keine Ahnung, warum sie erst vor relativ kurzer Zeit – ungefähr in den vergangenen 5 Milliarden Jahren – begonnen hat, die Expansion des Universums zu beherrschen, oder ob