Was ist dunkle Energie?

Dunkle Energie – die vorherrschende Energieform im Weltraum – treibt die immer schnellere Expansion des Universums an, doch ihre Natur bleibt ein völliges Rätsel. Hier erfahren Sie alles Wissenswerte über Dunkle Energie .

Dunkle Energie ist eine hypothetische Energieform, die von Physikern vorgeschlagen wurde, um zu erklären, warum sich das Universum nicht nur ausdehnt, sondern mit immer größerer Geschwindigkeit expandiert.

Stellen Sie sich Dunkle Energie als das „böse Gegenstück“ zur Schwerkraft vor – eine „Anti-Schwerkraft“, die einen Unterdruck erzeugt, der das Universum erfüllt und das Raum-Zeit-Gefüge dehnt. Dabei treibt Dunkle Energie kosmische Objekte mit immer größerer Geschwindigkeit auseinander, anstatt sie wie die Schwerkraft zusammenzuziehen.

Schätzungen zufolge macht die Dunkle Energie etwa 68 bis 72 Prozent der gesamten Energie und Materie im Universum aus – also den Materie-/Energie-„Haushalt“ des Universums. Das bedeutet, dass sie sowohl die Dunkle Materie als auch die alltägliche Materie bei weitem dominiert.

Die einzige wirkliche Antwort auf die Frage „Was ist dunkle Energie?“ lautet derzeit: „Wir wissen es nicht“, auch wenn das unbefriedigend klingen mag. Wissenschaftler tappen jedoch nicht völlig im Dunkeln. Es gibt eine Reihe führender Theorien zur Erklärung der dunklen Energie, darunter die Vakuumenergie des Weltraums – Teilchen, die buchstäblich in den leeren Raum hinein- und wieder herausspringen – und eine „fünfte Kraft“, die für den Unterdruck verantwortlich ist, der die beschleunigte Expansion des Universums verursachen könnte.

Weitere Möglichkeiten sind eine Vielzahl unterschiedlicher „Arten“ von Feldern, die für die dunkle Energie verantwortlich sein könnten, wie etwa ein Niederenergiefeld namens „Quintessenz“, Tachyonenfelder – hypothetische Teilchen, die sich schneller als Licht bewegen und somit die Zeit umkehren …

All dies ist noch rein hypothetisch, was bedeutet, dass wir derzeit nur anhand ihrer Auswirkungen auf das Universum wirklich „wissen“ können, was dunkle Energie ist.

Häufig gestellte Fragen zur Dunklen Energie

Warum ist dunkle Energie ein notwendiger Bestandteil des Universums?

Vor etwa 25 Jahren wurde festgestellt, dass sich das Universum ausdehnt und dass sich diese Expansion mit der Zeit beschleunigt. Dies ist seit 5 Milliarden Jahren der Fall und führt dazu, dass sich Galaxien voneinander entfernen. Obwohl alle kosmologischen Beobachtungen dieses Phänomen stützen, gibt es noch immer keine Erklärung für diesen Expansionstrend. Wir kennen jedoch die Eigenschaften der Substanz, die diesen Effekt verursacht: Es muss sich um eine Substanz oder Flüssigkeit handeln, die die Gravitationsanziehung überwindet, und sie muss verdünnt und in der Raumzeit verteilt sein.

1999 benannte der Physiker Michael Turner die hypothetische Komponente des kosmologischen Budgets: die Dunkle Energie. Diese Komponente ist notwendig, um den aktuellen Expansionstrend des Universums plausibel zu erklären. Ohne sie würde sich die Expansion verlangsamen und das Universum würde schließlich implodieren, wodurch sich die in der großräumigen Struktur beobachteten Abstände zwischen den Galaxien verringern würden.

Woher wissen wir, dass die durch dunkle Energie angetriebene Expansion nicht nur mit dem Urknall zusammenhängt?

Ja, unser kosmologisches Modell sagt ein expandierendes Universum und damit die Existenz eines Ereignisses voraus, das wir den heißen Urknall nennen. Der aktuelle Expansionszustand ist jedoch nicht konstant, sondern beschleunigt sich. Daher muss diese beschleunigte Expansionsrate von einem anderen Faktor angetrieben werden, der in der Frühphase des Universums oder bei der Entstehung von Galaxien nicht primär aktiv war.

Warum ist dunkle Energie so mysteriös?

Da wir sie nicht direkt messen können, geschweige denn wissen, woraus sie besteht, ist es schwierig, Experimente zu entwickeln, um ihre wahre Natur zu entdecken und zu erforschen. Zudem stimmen aktuelle Beobachtungen nicht mit dem aktuellen Wert der Hubble-Geschwindigkeit überein, sodass wir nicht sicher sind, ob sich die Dunkle Energie im Laufe der Zeit verändert und wenn ja, welchen Einfluss sie auf die Dynamik der Expansion hat. Wir haben zwar Hinweise, sind aber noch weit davon entfernt, die Natur und die Eigenschaften der Dunklen Energie zu enthüllen.

Was sind die Hauptzweifelspunkte bezüglich der dunklen Energie?

Den meisten Beobachtungen zufolge ist die kosmologische Konstante, die oft mit Fluktuationen im Quantenvakuum in Verbindung gebracht wird, der wahrscheinlichste „Kandidat“ für Dunkle Energie. Dies ist die bevorzugte (und einfachste) Erklärung für Dunkle Energie, so sehr, dass sie im Standardmodell der Kosmologie enthalten ist. Es gibt jedoch auch andere Vorschläge, wie Skalarfelder, Galleonen, Axionen, Tachyonenfelder oder sogar dynamische Dunkle-Energie-Modelle, um nur einige zu nennen.

Es ist schwer vorherzusagen, ob wir das Rätsel der Dunklen Energie in den nächsten zehn Jahren lösen werden. Doch derzeit besteht kein Zweifel daran, dass Kosmologen auf dem richtigen Weg sind, ihre Rolle zu verstehen. Zahlreiche Daten leiten uns auf diesem Weg, und wir machen zweifellos Fortschritte im Verständnis dessen, was Dunkle Energie ist und woher sie im Universum stammt.