Dunkle kosmische Energie – Das Rätsel des beschleunigten Universums

Adalbert W. A. Pauldrach
Dunkle kosmische Energie – Das Rätsel des beschleunigten Universums

Verlag: Spektrum Akademischer Verlag
Reihe: Astrophysik aktuell
Herausgeber der Reihe: A. Burkert, H. Lesch, Th.P. Gehren, N. Heckmann, H. Hetznecker
ISBN: 978-3-8274-2480-8
Genre: Sachbuch, Bildung
Erschienen: 1. Auflage 2010
Umfang: 286 S., 68 Abb. in Farbe; 12,7cm x 19cm

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Vorbemerkung

Der Autor, Dr. Adalbert W. A. Pauldrach, Spezialist für Supernovae, ist Professor für Astrophysik an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Das Vorwort stammt von Prof. Dr. Harald Lesch.

Zum Buch

Was verbirgt sich hinter dieser ominösen „dunklen kosmischen Energie“? Woher kommt sie? Bevor der Autor an die Beantwortung dieser Fragen geht, nimmt er den Leser mit auf einen Streifzug durch die Kosmologie. Diese beschäftigt sich mit dem Universum als Ganzem, wie es entstanden ist und wie es enden wird. Sie umfasst buchstäblich alles und versucht einerseits Licht zu bringen in die Vorgänge, die sich bis zu den Grenzen des sichtbaren Universums abspielen (respektive: abgespielt haben!); andererseits müssen die kleinsten uns vorstellbaren Bereiche beleuchtet werden, um den möglichen Beginn unseres Universums zu entschlüsseln.

Der erste Teil umfasst gut zwei Drittel des Buches und trägt den Titel „kosmologische und stellare Betrachtungen als Verständnisgrundlage“. Der Streifzug entpuppt sich als eine äußerst anschauliche und spannende Einführung in die Kosmologie. Motiviert durch frühere Beobachtungen und zahlreiche Anekdoten baut der Autor das moderne Weltbild Stück für Stück zusammen. Zu Beginn werden mit einer Einführung in die spezielle Relativitätstheorie die ersten Grundlagen geschaffen, die für das Verständnis der folgenden Kapitel notwendig sind. Dabei geht der Autor erfreulich ausführlich zu Werke, mit aussagekräftigen und reich beschrifteten Bildern und spart auch nicht mit Vergleichen und Metaphern.

Am Anfang gab es einen „Big Bang“. Einen Knall? Nein, nicht wirklich. Der Leser erfährt den Unterschied zwischen Explosion und Expansion und dass sich das Universum gemäß der gängigen Theorie des Standardmodells aus einem extrem kleinen Raumbereich, angefüllt mit einem ganz „speziellen Nichts“, innerhalb einer winzigen Zeitspanne um den unvorstellbaren Faktor von 50 Zehnerpotenzen aufgebläht hat. Dabei fällt das erste Mal der Begriff des (noch) hypothetischen Higgs-Feldes und dessen Austauschteilchens, nach dem im Übrigen zurzeit am LHC gefahndet wird. Der Autor stellt an dieser Stelle einige Vergleiche an, die annähernd die Mächtigkeit dieser Zahl verdeutlichen sollen. Zum Verständnis der Vorgänge werden die Grundzüge der Quantenphysik und allgemeinen Relativitätstheorie skizziert, wobei die Heisenberg’sche Unschärferelation als eine der wenigen Formeln im normalen Text auftaucht. Alles wird wiederum in sehr anschaulicher Weise präsentiert.

Einer der zentralen Punkte ist, dass die entstandene massebehaftete Materie mit ihrer anziehenden gravitativen Kraft der Expansion entgegen wirkt. Ob sie die weitere Ausdehnung des Universums in ferner Zukunft zum Stillstand bringen wird oder gar umkehren kann, kann an dieser Stelle nicht mit Sicherheit beantwortet werden. Der Autor erläutert, dass dazu Messungen der Entfernungen und der Fluchtgeschwindigkeiten weit entfernter Objekte notwendig sind. Diese Objekte sind Supernovae Typ Ia, so genannte „kosmische Leuchttürme“, wobei der Autor im letzten Kapitel des ersten Teils deren Eigenschaften beschreibt und erklärt, warum gerade sie für eine exakte Messung großer Entfernungen besonders geeignet sind.

Das so erarbeitete Standardmodell stimmt nun leider nicht mit den Messungen überein. Den Beobachtungen zufolge ist das Universum extrem flach, expandiert aber beschleunigt. Um dieses „Zwitterparadoxon“, wie sich der Autor ausdrückt, aufzulösen, wird die „dunkle kosmische Energie“ benötigt.

Damit wird eine Überleitung zum zweiten Teil „Astronomie reloaded – das Universum hat uns in die Irre geführt“ geschaffen, in dem das Standardmodell zunächst mit der Einführung einer „fünften Kraft“, der so genannten Quintessenz, erweitert wird. Sie ist eine der Theorien, die für die „dunkle kosmische Energie“ infrage kommen, für den Autoren eine der Erfolg versprechendsten. Das sieht ein bisschen aus wie Taschenspielerei, gerade weil neben dem Standardmodell noch andere Theorien diskutiert werden. Der Autor ist sich dessen sehr wohl bewusst und bemüht sich daher, die Einführung dieser Kraft plausibel zu machen, was ihm durchaus auch gelingt. Im Folgenden wird hier jedoch nur die Theorie des Standardmodells mit der Quintessenz verfolgt, was aber in diesem Fall auch zulässig ist.

Um diese (oder eine andere) Theorie überprüfen zu können, sind jedoch noch genauere Messungen als die im ersten Teil beschriebenen nötig. Und so lernt der Leser einiges mehr über die „kosmischen Leuchttürme“ und den Aufbau ihrer Vorläufersterne. Sehr spannend beschrieben ist die Suche nach der Identität dieser Sterne, wobei der Autor zunächst die „üblichen Verdächtigen“, in diesem Fall Doppelsternsysteme mit einem weißen Zwerg als einer Komponente, untersucht – und wegen zu geringer Häufigkeit über die Klinge springen lässt. Letztlich endet seine Suche dort, wo er gemäß der Theorie der Sternentwicklung nicht hätte fündig werden dürfen – nämlich bei den Zentralsternen planetarischer Nebel. Auch hier zeigt er auf, dass im Grunde genommen jeder Bereich der Astronomie überprüft werden muss, wenn eine neue Messtechniken, wie in diesem Fall die Spektraldiagnostik, neue Ergebnisse hervorbringen.

Das Buch endet mit einem Epilog, in dem die Hauptthemen des Buches nochmals kurz aufgegriffen werden. Die eingangs gestellten Fragen können im Hinblick auf die aktuelle Forschung und die neuesten Beobachtungen nicht eindeutig beantwortet werden, auch wenn sich der Autor recht zuversichtlich zeigt, dass die Astrophysiker mit der Quintessenz den richtigen Weg eingeschlagen haben. Aber wichtiger als eine eindeutige Antwort sind die Ideen, die hier vermittelt werden, und nicht zuletzt die Erkenntnis, dass unser Weltbild genau wie das Universum selbst einem ständigen Wandel unterworfen ist. Abschließend findet sich noch ein ausführliches Glossar, aber leider kein Stichwortverzeichnis.

Für Leser, die die Grundlagen oder für die Kosmologie wichtige Themen genauer studieren wollen, sind insgesamt 13 teils mehrseitige Einschübe im Buch zu finden. Beispielsweise werden die Ergebnisse der speziellen Relativitätstheorie dort hergeleitet. Bei anderen Themen werden die fertigen Formeln präsentiert und im Wesentlichen interpretiert. Wer das nicht will, kann die Einschübe auch überspringen, ohne dabei Verständnisprobleme bei der weiteren Lektüre zu bekommen.

Fazit

Fehler gibt es erfreulich wenige, genauso wie nicht erklärte Begriffe. Das Buch ist rundum zu empfehlen für alle, die einen ausführlichen Überblick über den aktuellen Stand der Kosmologie – und ein bisschen mehr – bekommen wollen; allerdings sollte man ein gutes physikalisches Verständnis mitbringen, sonst wird man womöglich auch ohne Formelsalat schnell von den Argumentationen abgehängt. Die Grundlagen sind äußerst fundiert und sehr anschaulich, wenngleich sicher nicht alle Informationen nach dem ersten Lesen abrufbereit sind und die eine oder andere Passage vielleicht zweimal gelesen werden muss. Populärwissenschaftlich und dennoch anspruchsvoll – eine echte Empfehlung.

Copyright © 2011 by Michael Bahner

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Comments

  1. Das habe ich vom Verlag bekommen. Es ist ja relativ akuell. Zurzeit würde ich für gekaufte Bücher eher keine Rezi schreiben, weil meine Freizeit einfach zu begrenzt ist.

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