Erste (böse endende) Gedanken zum Nobelpreis für Physik 2019

Von der dunklen Seite des Universums und der leuchtenden Zukunft von Mensch und Alien

 

Unser Universum dehnt sich aus, und zwar mit einer immer größer werdenden Geschwindigkeit. Hat schon ein gewisser Mr. Hubble vor vielen Jahren entdeckt. Doch die meisten Astrophysiker meinten sofort: Hubble spinnt. Denn das könne gar nicht sein. Die Menge von allem, was so im Weltraum herumsaust wie Sonnen, Planeten, Schwarze Löcher, Neutronensterne und Sternenstaub, also die gesamte Menge der vorkommenden Materie ist viel zu klein und müsste durch die von ihr erzeugte Gravitation immer langsamer werden und irgendwann sich wieder zusammenziehen.

Dann kam einer daher und der sagte, wenn Mr. Hubble recht hat – und er hatte recht, wie sich später herausstellte – dann muss es noch viel mehr geben als das, was wir sehen und messen können, denn das könne nur etwa 5 % von allem was da so im Universum kreucht und fleucht, ausmachen. Was ist mit den restlichen 95 %? Die kosmische Hintergrundstrahlung und deren Beschaffenheit verrät einiges, wie ein gewisser James Peebles schon in den sechziger Jahren herausfand und dafür erst jetzt den Nobelpreis für Physik 2019 verpasst bekam. Zumindest so viel, dass etwa 26 % der Masse des Universums aus nicht sichtbarer Materie bestehen muss. Die hat man dann der Einfachheit halber dunkle Materie genannt. Fehlen immer noch 69 %. Was bleibt überhaupt noch? Nun, Energie!

»Tüddelkram«, sagten die Albert-Einstein-Fans. »Energie und Masse ist im Grunde dasselbe. Masse und Energie lassen sich mit der simplen Formel e = m⋅c hoch 2 ineinander umrechnen.«

»Okay«, meinten die Hubble-Fans, »Einstein meinte mit e die normale Energie, die messbare. Diese neue Art von Energie nennen wir dann einfach Dunkle Energie.«

»Gut und schön«, erwiderten Einsteins Leute, »woraus besteht denn nun die Dunkle Materie? Und was hat es mit der Dunklen Energie auf sich?«

»Keine Ahnung!«, sagte Mr. Peebles auf der Nobelpreis-Konferenz. »Wir müssen uns heute eingestehen, dass beide Phänomene nach wie vor absolut rätselhaft sind.«.

Allgemeines Kopfschütteln.

Dann zeigte Peebles in einem Fachaufsatz, dass eine auch von Albert Einstein vorübergehend favorisierte kosmologische Konstante gemeinsam mit Dunkler Materie (und der in der Zwischenzeit ausgearbeiteten Idee einer explosionsartigen Inflationsphase nach dem Urknall) ein »flaches« Universum ohne globale Raumkrümmung ergeben müsste. Da jubelten die ewig Gestrigen unter den Amerikanern, die nämlich immer noch glaubten, die Erde sei eine Scheibe. Jetzt war sogar das ganze Universum eine Scheibe zusammengehalten von Dunkler Materie als der Scheibenkleister. Doch das bisschen Dunkle Materie, nämlich etwa 25 %, reicht nicht, um den ganzen Laden zusammenzuhalten, sagten die Kosmologen. Das mit der kosmologischen Konstante wurde schnell wieder verworfen, zumal 1998 zwei Astronomenteams entdeckten, dass die Expansion des Alls sich tatsächlich sogar beschleunigte. Das würde dazu passen, dass das Vakuum von einer sonderbaren rätselhaften Energieform angefüllt ist. Diese würde den Raum immer schneller aufgehen lassen wie ein außer Kontrolle geratener Hefeteig. Das ergaben auch die Messungen der meisten Astronomen.

Soweit Mr. James Peebles.

 

Dann gab es noch zwei Schweizer Astronomen mit Namen Michel Mayor und Didier Queloz mit denen sich Peebles den Nobelpreis für Physik teilen musste. Die hatten etwas ganz Anderes entdeckt, nämlich Exoplaneten. Bereits 1995 erbrachten sie den Nachweis, das auch im Orbit fremder Sonnen sich Planeten gebildet haben und nicht wenige. Und wie haben sie die gefunden? Nach der Transitmethode. Also sehr, sehr umständlich. Sie haben nämlich darauf gewartet, dass ein Planet an seiner Sonne vorbeizieht und das Licht des Sterns um einen winzigen Bruchteil eines Prozentsatzes verdunkelt. Um das zu sehen muss man allerdings lange suchen. Unsere Milchstraße ist zwar relativ flach, etwa von der Form eines Diskus’ , in der Mitte nur etwa 6.000 Lichtjahre dick – im Verhältnis zum Durchmesser von 100.000 Lichtjahren also wenig – aber, um so etwas zu beobachten, müssen der Exoplanet, seine Sonne und die Erde sich etwa in derselben Ebene befinden. Eine Abweichung von nur wenigen Graden würde das Beobachten so eines Vorbeimarschs unmöglich machen. Bei einer Abweichung von denkbaren 3.000 Lichtjahren in beide Richtungen, war das schon ein unglaublicher Glücksfall. Doch dann kamen ein paar superschlaue Astronomen auf eine bessere Idee. Die erinnerten daran, dass ja die Gravitation die Planeten in eine Bahn um die Sonne zwingt. Aber auch die Schwerkraft der Planeten wirkt sich auf ihr Zentralgestirn aus. Einfach gesagt: Sonnen, die Planeten haben, eiern. Wenn auch nur minimal, aber mit heutigen Methoden messbar. Der Grad des Eierns lässt auf die Anzahl, die Größe und die Entfernung der Planeten zu ihrer Sonne schließen. Also suchte man nach eiernden Sonnen und fand auf diese Weise eine Vielzahl Planetensysteme. 

Man geht also heute davon aus, dass es im Universum Milliarden Planeten gibt und hat auch schon etliche entdeckt. Sogar welche, die ihre Sonne in einem Abstand umkreisen, der das Vorkommen flüssigen Wassers ermöglicht, eine der Grundvoraussetzungen für Leben. Man nennt diesen Bereich die habitable Zone. 2016 fand man sogar einen Planeten, der von einem Mond umkreist wurde. Die Astronomen waren begeistert und die Journalisten drehten durch. Auf geht’s, riefen sie, lasst uns losdüsen und endlich Aliens begrüßen. Allerdings hatten die nicht gründlich gelesen, denn der Exoplanet mit Namen Kepler 1625b ist 8.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Bei der bisher größten Geschwindigkeit, die eine von Menschen gebaute Raumsonde erreicht hat, wäre man etwa 25.000 Jahre unterwegs. Da würde man ganz schön alt aussehen, wenn man dort auftauchen würde. Kepler 1625b umkreist zwar sein Zentralgestirn in einer Entfernung, die der der Erde zur Sonne entspricht und befindet sich damit in der habitablen Zone, ist aber massereicher als der Jupiter in unserem Sonnensystem. Die enorme Schwerkraft würde jedes Lebewesen zu einer Scheibe von Bruchteilen von Millimetern Dicke zusammenquetschen. Das überlebt nur Kater Tom im Comic Tom & Jerry. Auch der gefundene Mond von Kepler 1625b hat etwa den vierfachen Erddurchmesser und ist vermutlich, wie sein Planet, den er umkreist, ein Gasriese. Auf diesem Mond hätte ein 70-kg-schwerer Mensch ein Gewicht von 4.480 Kilogramm. Da macht man keine großen Sprünge mehr. Da von möglichen Aliens zu fantasieren ist schon reichlich gewagt.

Pah, sagen die Science-Fiction-Fans. Nehmen wir einen anderen Exoplaneten. In 8.000 Lichtjahren Entfernung gibt es sicher noch mehr davon. Bauen wir doch einen riesigen Materiebeschleuniger, sowas wie DESY in Hamburg oder LHC (Large Hadron Colider) in der Schweiz, nur im Weltraum. So einmal um die Sonne rum parallel zur Bahn der Erde. Da schicken wir ein Raumschiff hinein und beschleunigen es auf nahezu Lichtgeschwindigkeit. Genau auf Lichtgeschwindigkeit oder darüber geht leider nicht, denn dazu bräuchte man unendlich viel Energie. Die ist aber im gesamten Universum nicht vorhanden, die vorhandene Energie ist nämlich endlich, genauso wie das Universum. Dann werden die Raumfahrer schockgefroren damit sie die mehr als 8000 Jahre überleben. In mehr als 16.000 Jahren sind sie dann zurück und können tolle Geschichten erzählen. Nur wem? In 16.000 Jahren sind die Menschen aller Wahrscheinlichkeit nach längst ausgestorben. Vielleicht sogar schon in hundert Jahren, wenn sie so weitermachen wie bisher.

Dann kommen sie eben nicht zurück, sagen die Optimisten unter den Science-Fiction-Fans. Bleiben bei den Aliens, vermischen sich mit denen, vermehren sich kräftig und gründen eine Mensch-Alien-Dynastie, die dann den Exoplaneten wieder ausbeuten und zerstören kann. Doch bevor das geschieht bauen sie erneut eine Beschleunigerröhre um ihre Sonne und schicken das nächste Team auf die Reise. So schaffen sie es denn, einen Planeten nach dem anderen unbewohnbar zu machen.

Das sieht sich die Evolution vielleicht ein paar Millionen Jahre an, dann haut sie dazwischen, macht Mensch und Alien den Garaus, damit zumindest noch ein paar Planeten vor der Zerstörung bewahrt bleiben.

© Ulli Kammigan, Nov. 2019