In den vergangenen zwei Jahrzehnten haben Astronomen eine wirklich revolutionäre Entdeckung gemacht:
dass der Kosmos nicht nur expandiert, sondern die Ausdehnung immer schneller erfolgt.
Die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums
erhielt 2011 den Nobelpreis für Physik.
Dies ist ESOcast!
Modernste Wissenschaft und das Leben hinter den Kulissen der ESO,
der Europäischen Südsternwarte,
Erkundung der ultimativen Grenzen mit unserem Gastgeber Dr. J, alias Dr. Joe Liske.
Hallo und willkommen zum ESOcast.
In dieser Folge,
geht es darum herauszufinden, wie die Astronomen gelernt haben
dass sich die Expansion des Universums beschleunigt
und warum diese Erkenntnis so wichtig ist, nicht nur für unser Verständnis des Kosmos,
sondern für die gesamte Physik.
Nun ist diese Entdeckung 2011 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet worden,
und Beobachtungen mit den ESO-Teleskopen in Chile
spielten eine bedeutende Rolle in diesem Durchbruch.
Das Universum in der wir leben ist im Urknall vor ca. 13.7 Milliarden Jahren entstanden.
Seitdem ist das Universum expandiert.
Und seit Jahrzehnten
wollten Astonomen mehr über die Natur dieser Expansion erfahren.
Für eine lange Zeit gab es im Wesentlichen zwei Ideen:
Entweder verlangsamt sich die Expansion allmählich und kommt schliesslich zum Stillstand
- danach würde sich das Universum zum "Endknall" zurückentwickeln.
Oder dass der Kosmos weiterhin ewig expandiert.
Aber wie konnten die Astronomen herausfinden,
welches dieser Modelle des Universums das Richtige ist?
Nun, eine der einfachsten Möglichkeiten, dies zu tun
ist die genaue Messung der Entfernungen sehr weit entfernter Galaxien,
um dann diese Messungen mit den Vorhersagen aus den kosmologischen Modellen
für diese besonderen Galaxien zu vergleichen.
Der Vergleich zwischen den Messungen und den Vorhersagen sagt uns,
welches Modell das Richtige ist.
Aber wie funktioniert das?
Wie können Astronomen die riesigen Entfernungen im Kosmos bestimmen?
Nun, hier spielen stellare Explosionen (Supernovae) eine entscheidende Rolle.
Supernovae sind seltene kosmische Ereignisse: Es sind explodierende Sterne.
Es gibt eine bestimmte Art von Explosion, die als Typ 1a Supernova bekannt sind,
die sich ideal zur Messung von Entfernungen im Kosmos eignen.
Diese Supernovae sind sehr hell,
das heißt, sie sind auch in weit entfernten Galaxien zu sehen.
Und das Wichtigste ist, dass ihre absoluten Helligkeiten immer gleich sind,
was bedeutet, dass man auf ihre Entfernungen zurückschliessen kann,
wenn man ihre Helligkeit auf der Erde erfasst.
In den 1990er Jahren begannen zwei separate Forschungsgruppen
diese explodierenden Sterne genau zu beobachten.
Für ihre Studien
verwendeten die Astronomen die Teleskope der ESO am La Silla Observatorium in Chile.
Die Beobachtung sehr weit entfernter Supernovae in der Mitte der 1990er Jahre
war äußerst herausfordernd und spannend.
Bei der ESO wurden das 3,6-Meter, das NTT(New Technology Telescope) und die 1,5-Meter-Teleskope benutzt
um diese Supernovae mit hoher Rotverschiebung zu beobachten,
die am nahgelegenen Tololo Observatorium entdeckt wurde.
In jenen Tagen vor 15 Jahren,
wurde buchstäblich jedes einzelne Photon gezählt,
und weil es extrem schwierig war, war es ein schönes Erlebnis Teil dieser wunderbaren Experiments zu sein.
Die kritische Komponente von all dem ist natürlich zu erkennen,
dass wir zunächst nicht daran dachten, die Beschleunigung des Universums zu finden,
ja sogar ein neues Paradigma in der Physik zu etablieren.
All das war natürlich sehr interessant und hat viel Spaß gemacht.
Einmal hatten wir festgestellt, dass die entfernten Supernovae zu weit weg waren
für ein Universum, das durch die Schwerkraft dominiert wird
so mussten wir zurück und erneut messen.
So wurde die beschleunigte Expansion, die wir mit dem ersten Satz von Supernovae gemessen hatten,
dann sehr schnell in eine neue Komponente für die Kosmologie übersetzt:
Dunkle Energie,
wir mussten dieses Ergebnis bestätigen.
am VLT wurde Beobachtungszeit genau wie auch von anderen Arbeitsgruppen beantragt
um zu bestätigen, was wir gemessen hatten, um bessere Daten mit einem größeren Teleskop zu bekommen
und um eine bessere Auflösung der Supernovae zu bekommen.
Die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums
war eine der überraschendsten und wichtigsten der letzten Jahrzehnte.
Es war so unerwartet, da bis zu diesem Zeitpunkt
jeder glaubte, dass sich die Expansion des Universums verlangsamen sollte wegen
der Anziehungskraft der Gravitation, die von aller Materie im Universum ausgeübt wird.
Aber, wie es sich herausstellt, ist das Universum in der Tat viel interessanter als angenommen.
Aber warum ist diese Beschleunigung so wichtig?
Nun, so weit wir wissen, gibt es zwei mögliche Erklärungen für die Beschleunigung:
Die erste Erklärung ist
dass fast ¾ des Universums aus irgendeiner Form dieser mysteriösen Dunklen Energie besteht.
Dunkle Energie ist so geheimnisvoll, weil sie negativen Druck ausübt.
Das sind ziemlich exotische Sachen.
Die zweite Erklärung ist
dass unserer Verständnis der Schwerkraft falsch ist.
Mit anderen Worten, dass Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie ist nicht ganz korrekt ist.
In jedem dieser Fälle,
sind wir mit völlig neuer Physik konfrontiert,
und das ist es, warum dies so wichtig ist
und warum diese Entdeckung 2011 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde.
Dies ist Dr J mit dem ESOcast.
Begleiten Sie mich beim nächsten Mal wieder für ein weiteres kosmisches Abenteuer.
ESOcast wird von ESO, der Europäischen Südsternwarte produziert.
ESO, die Europäischen Südsternwarte,
ist die herausragende zwischenstaatliche Wissenschafts und Technik-Organisation in der Astronomie
Planung, Bau und Betrieb der weltweit fortschrittlichsten bodengebundenen Teleskope.
Umsetzung: ESO; Übersetzung: Sternwarte am Wallgarten, Gifhorn
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