Missklänge im Universum / Astronomen rätseln über merkwürdige Daten aus dem Kosmos

Genau diesen Eindruck haben Astronomen, wenn sie der Musik des Universums lauschen. Diese kosmische Sinfonie hat freilich wenig mit normalen Tönen zu tun. Der Klang, den die Wissenschaftler meinen, ertönte kurz nach dem Urknall. So, wie gewöhnliche Schall­wellen sich als Schwankungen der Luftdichte ausbreiten, traten damals im Universum Schwankungen der Energiedichte auf. Mit geeigneten Messgeräten lassen sich diese Fluktuationen gleichsam hören: Sie haben sich in die kosmische Hintergrundstrahlung einge­prägt, die seit fast 14 Milliarden Jahren das Weltall erfüllt und sich als Strahlung im Mikrowellenbereich nachweisen lässt. Mit ihrer Hilfe können Astronomen also die Bedingungen im frühen Kosmos aus­loten.

Für die Analyse der Fluktuationen bedienen sich die Forscher einer Methode, die aus der Akustik bekannt ist. Damit können sie, um im Orchesterbild zu bleiben, aus der Komposition einzelne Töne her­ausfiltern und den unterschiedlichen Instrumenten zuordnen. Wie die Astronomen Dominik J. Schwarz von der Universität Bielefeld und Glenn D. Starkman von der Case Western Reserve University in Cleveland (Ohio) im Dezemberheft von Spektrum der Wissenschaft berichten, fallen dabei erhebliche Missklänge auf: Einige der Instru­mente erklingen leiser, als sie es sollten. Außerdem fügen sie sich nicht recht ein, sie scheinen verstimmt zu sein. Die falschen Töne weisen darauf hin, dass das Standardmodell der Kosmologie, mit dem die Astronomen erfolgreich die Entstehung und Entwicklung des Universums beschreiben, in ernsthaften Schwierigkeiten ist.

 
Bevor sich Wissenschaftler daran machen, ein bewährtes Modell zu überarbeiten, prüfen sie zuerst, ob der Fehler nicht vielleicht in den Messdaten selbst liegen könnte. Bislang sieht es allerdings so aus, als seien weder methodische Fehler noch ein unerwarteter physika­lischer Effekt für die merkwürdigen Befunde verantwortlich. Manche der Abweichungen zeigen zwar eine auffällige Korrelation mit der Bahnbewegung der Erde, was auf eine noch unbekannte Quelle im Sonnensystem hinweist. Aber wie sollte eine solche Quelle beschaf­fen sein, die sich nur im Mikrowellenbereich bemerkbar macht und bei allen anderen Wellenlängen nicht nachzuweisen ist? Und in Wahrheit würde eine solche Quelle, wenn sie denn existierte, das Rätsel mit den Abweichungen in der Hintergrundstrahlung nur noch vergrößern. Es scheint also tatsächlich ein Problem mit der Theorie zu geben. 

Müssen die Astronomen also sozusagen zurück ans Zeichenbrett und ein neues Modell für das frühe Universum erstellen? Kein an­genehmer Gedanke, denn das könnte bedeuten, dass der Kosmos noch viel fremdartiger ist, als wir es vermuten. Fürs erste setzen Schwarz, Starkman und ihre Kollegen ihre Hoffnung auf den neuen Satelliten "Planck", den die Europäische Raumfahrtbehörde Esa 2007 starten will. Dieser wird die Hintergrundstrahlung auch in Frequenzbändern vermessen, die bisher der Beobachtung nicht zugänglich waren und zudem eine höhere Auflösung erreichen als frühere Messgeräte. Vielleicht findet "Planck" eine zufrieden stellende Antwort. Die kosmologische Forschung ist, so scheint es, immer noch für Überraschungen gut.

Spektrum der Wissenschaft Dezember 2005