Relativitätstheorie - Fakultät für Physik und Astronomie - Universität ...

8.3 Unser Universum 183
Jahre. Diese Daten decken sich auch sehr gut mit Berechnungen aus Isotopenhäufigkeiten sehr
langlebiger Uranisotope. Die Ausdehnung des sichtbaren Universum wiederum beläuft sich auf
etwa 45 Milliarden Lichtjahre. Dies ist daher möglich, da sich das Universum beschleunigt ausdehnt
und steht, wie weiter oben bereits bemerkt, nicht im Widerspruch zur Maximalität der
Lichtgeschwindigkeit.
8.3.4 Die Dunkle Energie und die Kosmologische Konstante
Betrachten wir den Term der kosmologischen Konstante in der Friedmanngleichung (8.27) so
sieht man, dass die Ableitung des Potentialterms nach R für den Λ-Term ein anderes Vorzeichen
erzeugt als für die anderen Terme, d.h. die Vakuumenergie wirkt abstoßend! Man erhält also für
dunkle Energie die Druck-Dichte-Abhängigkeit P ∝ −ρ. Wegen dieser ungewöhnlichen Eigenschaft
spricht man auch von dunkler Energie. Sie zu ergründen und zu verstehen ist die wohl
größte Aufgabe der heutigen Kosmologie.
Als letztes bleibt es, auf einige Erklärungsversuche für diese Energieform zu betrachten. Ihre
Natur ist noch gänzlch unverstanden. Eine Möglichkeit wäre z.B. die Erklärung über die Quantenfeldtheorien.
Hierdurch erhalten wir jedoch eine Vorhersage für ρV , die wesentlich höher
ist als das, was zur Erklärung der kosmischen Expansion notwendig wäre - und zwar um über
120 Größenordnungen(!), wahrscheinlich die schlechteste Vorhersage, die die Physik jemals gemacht
hat.
Ebensowenig ist klar, ob die Kosmologische Konstante eventuell von der Zeit abhängt. Diese
Idee wird von Anhängern so genannter Quintessenz-Theorien vertreten. Diese Theorien besagen,
dass es neben den vier uns bekannten eine fünfte fundamentale Wechselwirkung gibt (die
so genannte Quintessenz), die für die kosmische Expansion verantwortlich ist. Allerdings ergibt
sich aus den Daten für q0 in Abängigkeit von der gemessenen Entfernung (und somit auch der
seither verstrichenen Zeit), dass die kosmolgische Konstante in jüngerer Zeit zumindest annähernd
unverändert geblieben sein muss. Wenn Λ also zeitabhängig ist, so scheint sie sich einem
konstanten Wert anzunähern.
Schließlich könnte es sich noch bei der beschleunigten Expansion des Weltalls um einen Gravitationseffekt
handeln, den wir einfach noch nicht kennen und der eine anderweitige Korrektur
der Einstein’schen Feldgleichungen nach sich ziehen würde, ein anderes Gravitationsgesetz also.
In jedem Fall müssen wir einsehen, dass wir mit unseren heutigen Erkenntnissen nur einen
sehr kleinen Teil des Kosmos beschreiben können. Die Forschung steht hier noch am Anfang
eienr langen Entwicklung.
Haye Hinrichsen — Allgemeine Relativitätstheorie