Nachthimmel: Staubwolken und Sterne in der Milchstraße
NASA/A. Fujii
NASA/A. Fujii
Dunkle Energie

Wie man das Unsichtbare „sehen“ könnte

Woraus besteht die Dunkle Energie im Universum? Eine neue Messmethode könnte nun Antworten liefern: Forscher wollen die rätselhafte Energieform mit Hilfe von Gravitationswellen untersuchen.

Sie macht mehr als zwei Drittel der Gesamtenergie des Universums aus und ist für die beschleunigte Ausdehnung des Weltraums verantwortlich. Darüber herrscht in der Forschergemeinde Konsens. Das Problem ist nur: Woraus die Dunkle Energie besteht, wenn sie denn überhaupt im herkömmlichen Sinne aus etwas – Teilchen – besteht, ist nach wie vor unklar. Und wie man sie durch Experimente direkt nachweisen könnte, ebenfalls.

Gesucht: „Neue Physik“

Zumindest war das bis vor Kurzem so, denn jetzt haben Wissenschaftler im Fachblatt „Physical Review D“ einen sehr konkreten Vorschlag gemacht, wie sich das Rätsel lösen ließe. Wenn Gravitationswellen auf ihrem Weg durch das Universum auf supermassive Schwarze Löcher oder Galaxiencluster treffen, so argumentieren die beiden Astrophysiker Jose María Ezquiaga und Miguel Zumalacárregui, dann sollten sich in ebendiesen Wellen Spuren einer „neuen Physik“ finden lassen. Also irgendetwas, das über die bestens bestätigte Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein hinausgeht. „Gravitationswellen sind die idealen Boten für Modifikationen der Schwerkraft, sofern es sie gibt“, sagt Ezquiaga.

Der erste Nachweis von Gravitationswellen gelang im September 2015 mit Hilfe des Detektors LIGO in den USA – ein Durchbruch, der postwendend mit dem Nobelpreis für Physik bedacht wurde. Mittlerweile hat sich die Nachweismethode – die sogenannte Laser-Interferometrie – so weit verbessert, dass man damit das Universum durchmustern kann, ähnlich wie das auch mit Licht- oder Radioteleskopen möglich ist.

Alle sechs Tage ein Signal

Ob Abweichungen von der Relativitätstheorie feststellbar sind, sagt Ezquiaga, wird von den verfügbaren Daten abhängen. Und da sehe es bereits recht gut aus: „In unseren letzten Versuchen mit LIGO haben wir alle sechs Tage Gravitationswellen gesehen, das ist bereits ein erstaunlicher Wert. Nach dem nächsten Upgrade könnten es Hunderte pro Jahr sein.“

Mit dieser Zahl sei es nicht unwahrscheinlich, dass man in nächster Zeit auch Gravitationswellen finde werde, die ein Schwarzes Loch passiert haben, sagt der Astrophysiker von der Autonomen Universität Madrid. Damit sollten die Experimentalphysiker die teilweise recht exotischen Vorstellungen ihrer Kollegen aus dem theoretischen Fach genauer unter die Lupe nehmen können. Die Konzepte reichen von bisher unbekannten Teilchen bis hin zu Feldern, die mit sich selbst wechselwirken – und durch negativen Druck das Universum aufblähen wie einen Germteig.